CO2 como solução para o fabrico sustentável de baterias
Durante o tempo que demora a beber um café, toneladas e toneladas de dióxido de carbono são emitidas para a atmosfera como resultado da atividade antropogénica a nível global. Estes processos de transformação e de obtenção de energia deram origem a uma descarga descontrolada de gases que desequilibrou um processo natural que possibilita a vida neste planeta, como é o efeito de estufa, e gerou, em seu lugar, um problema de aquecimento global que ameaça a biodiversidade e a atividade humana.
Com o objetivo de alcançar uma economia totalmente descarbonizada até 2050 e apesar dos grandes esforços na redução de emissões dos últimos anos através da implementação de estratégias como a otimização dos processos industriais atuais, a adoção e desenvolvimento de novas tecnologias para a redução ou eliminação de emissões, a eletrificação dos setores mais poluentes, a implantação e potenciação de energias renováveis (solar, eólica, hídrica, térmica, biomassa, etc.) ou o desenvolvimento de novos vetores energéticos como o hidrogénio verde, a realidade é que ainda estamos muito longe de reverter a situação e essa transição não acaba de arrancar.
Os novos avanços tecnológicos vêm sempre acompanhados de novos desafios, sendo o aproveitamento dos picos de energia intermitente proveniente das renováveis um deles. Este problema foi parcialmente resolvido através do desenvolvimento de novas baterias de grande capacidade. No entanto, o elevado custo desta solução, combinado com a escassez dos materiais necessários para o seu fabrico, levou à necessidade de desenvolver novos materiais que melhorem as suas propriedades e economizem a sua produção.
O que aporta a AIMPLAS neste campo?
O grupo de investigação em Descarbonização da AIMPLAS tem por objetivo o desenvolvimento e implementação de novas tecnologias no tecido industrial que reduzam ou suprimam as emissões poluentes mediante a captura ou transformação tanto de CO2 como de outros gases poluentes (metano, óxidos de azoto), além do desenvolvimento de novos materiais.
O CO2, apesar de ser o produto residual de uma grande quantidade de processos industriais, constitui, por sua vez, uma fonte barata e acessível de carbono que pode ser revalorizada mediante tecnologias de captura (CCS) ou de utilização (CCU), dando origem a uma grande quantidade de produtos de uso quotidiano como:
- Combustíveis
- Fertilizantes
- Tintas
- Solventes
- Plásticos
- Fármacos
Um destes derivados, os carbonatos cíclicos, apresenta um vasto leque de aplicações tanto como produtos de partida na ciência de materiais (precursores de poliuretanos) como na indústria farmacêutica (precursores de fármacos). Outra das suas aplicações de destaque é a sua utilização como solvente para eletrólitos presentes em baterias de lítio. Os carbonatos mais utilizados são o carbonato de etileno e o carbonato de propileno, embora exista uma grande variedade de alternativas que cobrem a ampla variedade de especificações requeridas.
Estes compostos são obtidos mediante a conversão direta de CO2 na presença de oxiranos (moléculas altamente energéticas) em processos que decorrem a altas pressões e temperatura. No entanto, a utilização de um sistema catalítico cuidadosamente selecionado e otimizado para abordar esta transformação seletivamente pode ajudar à redução da fatura energética deste processo, dando origem a uma redução da procura energética do processo e a um aumento da complexidade estrutural dos produtos obtidos.
Como conclusão, podemos dizer que as novas tecnologias encaminhadas para reduzir a dependência energética em combustíveis fósseis, como as baterias, requeiram para o seu desenvolvimento e exploração materiais provenientes do CO2, gera uma situação que permite abordar este problema por uma dupla via que implica mitigar as emissões dos processos industriais atuais por meio da sua eletrificação, bem como o sequestro ou redução dessas emissões e fixação permanente como um dos componentes do produto final (bateria).