Engenheiros do MIT desenvolvem tecnologia para evitar incrustações em fotobiorreatores para captura de CO2

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Algas cultivadas em tanques ou tubos transparentes abastecidos com dióxido de carbono podem converter o gás de efeito estufa em outros compostos, como suplementos alimentares ou combustíveis. Mas o processo leva a um acúmulo de algas nas superfícies que as turvam e reduz a eficiência, exigindo trabalhosos procedimentos de limpeza a cada duas semanas.

Pesquisadores do MIT criaram uma tecnologia simples e barata que pode limitar substancialmente essa incrustação, potencialmente permitindo uma maneira muito mais eficiente e econômica de converter o gás de efeito estufa indesejado em produtos úteis.

A chave é revestir os recipientes transparentes com um material que possa conter uma carga eletrostática e, em seguida, aplicar uma voltagem muito pequena a essa camada. O sistema funcionou bem em testes em escala de laboratório e, com mais desenvolvimento, pode ser aplicado à produção comercial dentro de alguns anos.

As descobertas estão sendo relatadas na revista Advanced Functional Materials, em um artigo do recente graduado do MIT Victor Leon PhD '23, professor de engenharia mecânica Kripa Varanasi, ex-pós-doutorado Baptiste Blanc e estudante de graduação Sophia Sonnert.

Não importa o quão bem-sucedidos sejam os esforços para reduzir ou eliminar as emissões de carbono, ainda haverá excesso de gases de efeito estufa que permanecerão na atmosfera nos próximos séculos, continuando a afetar o clima global, aponta Varanasi. "Já existe muito dióxido de carbono lá, então temos que olhar para as tecnologias de emissões negativas também", diz ele, referindo-se às formas de remover o gás de efeito estufa do ar ou dos oceanos, ou de suas fontes antes que sejam liberados no meio ambiente. ar em primeiro lugar.

Quando as pessoas pensam em abordagens biológicas para a redução de dióxido de carbono, o primeiro pensamento geralmente é plantar ou proteger árvores, que são de fato um "sumidouro" crucial para o carbono atmosférico. Mas há outros. "As algas marinhas representam cerca de 50% do dióxido de carbono global absorvido hoje na Terra", diz Varanasi. Essas algas crescem de 10 a 50 vezes mais rapidamente do que as plantas terrestres e podem ser cultivadas em lagoas ou tanques que ocupam apenas um décimo da pegada terrestre das plantas terrestres.

Além disso, as próprias algas podem ser um produto útil. "Essas algas são ricas em proteínas, vitaminas e outros nutrientes", diz Varanasi, observando que elas podem produzir muito mais nutrientes por unidade de terra usada do que algumas culturas agrícolas tradicionais.

Se ligadas à saída de gás de combustão de uma usina de carvão ou gás, as algas poderiam não apenas prosperar no dióxido de carbono como fonte de nutrientes, mas algumas das espécies de microalgas também poderiam consumir os óxidos de nitrogênio e enxofre associados presentes nessas emissões. “Para cada dois ou três quilos de CO2, pode ser produzido um quilo de algas, que podem ser usadas como biocombustíveis, ômega-3 ou alimentos”, diz Varanasi.

Os ácidos graxos ômega-3 são um suplemento alimentar amplamente utilizado, pois são uma parte essencial das membranas celulares e de outros tecidos, mas não podem ser produzidos pelo corpo e devem ser obtidos dos alimentos. "O ômega 3 é particularmente atraente porque também é um produto de valor muito mais alto", diz Varanasi.

A maioria das algas cultivadas comercialmente são cultivadas em lagoas rasas, enquanto outras são cultivadas em tubos transparentes chamados fotobiorreatores. Os tubos podem produzir rendimentos de sete a 10 vezes maiores do que os tanques para uma determinada área de terra, mas enfrentam um grande problema: as algas tendem a se acumular nas superfícies transparentes, exigindo paradas frequentes de todo o sistema de produção para limpeza, o que pode demora tanto quanto a parte produtiva do ciclo, reduzindo assim a produção geral pela metade e aumentando os custos operacionais.