O ciclo químico converte os resíduos em combustível

Num grande avanço, os investigadores da Universidade do Estado do Ohio desenvolveram uma tecnologia capaz de converter materiais como plásticos e resíduos agrícolas em gás de síntese, uma substância frequentemente utilizada para produzir produtos químicos e combustíveis como o formaldeído e o metanol.

Utilizando simulações para testar a capacidade do sistema para decompor os resíduos, os cientistas descobriram que a sua abordagem, designada por ciclo químico, pode produzir gás de síntese de alta qualidade de forma mais eficiente do que outros processos químicos semelhantes. De um modo geral, este processo refinado poupa energia e é mais seguro para o ambiente, afirmou Ishani Karki Kudva, principal autora do estudo e estudante de doutoramento em engenharia química e biomolecular na Universidade Estatal de Ohio.

"Utilizamos o gás de síntese para obter produtos químicos importantes de que necessitamos no nosso quotidiano", afirmou Kudva. "Melhorar a sua pureza significa que podemos utilizá-lo de várias formas.

Atualmente, a maioria dos processos comerciais produz um gás de síntese com uma pureza de 80 a 85%. No entanto, a equipa de Kudva conseguiu um nível de pureza de cerca de 90% num processo que demora apenas alguns minutos.

O estudo baseia-se em décadas de investigação na Universidade do Estado de Ohio, sob a direção de Liang-Shih Fan, um distinto professor universitário de engenharia química e biomolecular que orientou o estudo. Nesta investigação anterior, a tecnologia do ciclo químico foi utilizada para converter combustíveis fósseis, gás de esgotos e carvão em hidrogénio, gás de síntese e outros produtos úteis.

No novo estudo, o sistema é composto por dois reactores: um redutor de leito fluidificado, onde os resíduos são decompostos a partir de material de óxido metálico utilizando oxigénio, e um queimador de leito fluidificado, que repõe o oxigénio perdido para que o material possa ser regenerado. O estudo demonstrou que os reactores que utilizam este sistema de resíduos para combustível podem ser até 45% mais eficientes e ainda produzir cerca de 10% de gás de síntese mais limpo do que outros métodos.

O estudo foi recentemente publicado na revista Energy and Fuels.

De acordo com um relatório da Agência de Proteção Ambiental, em 2018 foram gerados 35,7 milhões de toneladas de plásticos nos EUA, dos quais cerca de 12,2% são resíduos sólidos urbanos, como recipientes de plástico, sacos, electrodomésticos, mobiliário, resíduos agrícolas, papel e alimentos.

Como os plásticos são resistentes à decomposição, podem infelizmente permanecer na natureza durante muito tempo e são difíceis de degradar e reciclar totalmente. A gestão convencional dos resíduos, como a deposição em aterro e a incineração, também acarreta riscos para o ambiente.

Os investigadores estão agora a apresentar uma solução alternativa para reduzir a poluição. Por exemplo, mediram a quantidade de dióxido de carbono que o seu sistema emitiria em comparação com os métodos convencionais e os resultados mostraram que poderia reduzir as emissões de dióxido de carbono até 45%.

A conceção do seu projeto é apenas uma de muitas no sector químico, impulsionada pela necessidade urgente de tecnologias mais sustentáveis, disse Shekhar Shinde, coautor do estudo e estudante de doutoramento em engenharia química e biomolecular no Estado de Ohio.

No caso deste estudo, o seu trabalho poderá ajudar a reduzir drasticamente a dependência da sociedade em relação aos combustíveis fósseis.

"Houve uma mudança drástica em termos do que se fazia antes e do que se está a tentar fazer agora em termos de descarbonização da investigação", afirmou.

Enquanto as tecnologias anteriores só podiam filtrar separadamente os resíduos de biomassa e os plásticos, a tecnologia da equipa também tem o potencial de processar vários tipos de materiais em simultâneo, misturando continuamente as condições necessárias para a conversão, segundo o estudo.

Assim que as simulações da equipa fornecerem mais dados, esperam testar a viabilidade comercial do sistema através da realização de experiências com outros componentes únicos durante um longo período de tempo.

"A nossa próxima prioridade é alargar o processo aos resíduos sólidos urbanos que recebemos dos centros de reciclagem", disse Kudva. "O trabalho no laboratório vai ainda mais longe para comercializar esta tecnologia e descarbonizar a indústria.

Outros co-autores da Ohio State University são Rushikesh K. Joshi, Tanay A. Jawdekar, Sudeshna Gun, Sonu Kumar, Ashin A Sunny, Darien Kulchytsky e Zhuo Cheng. O estudo foi apoiado pela Buckeye Precious Plastic.