TRANSFORMAR CO₂ EM MOLÉCULAS DE INTERESSE E PRODUZIR OXIGÉNIO PARA OXICOMBATE

A oxicombustão é uma tecnologia que consiste em queimar um combustível na presença de oxigénio puro, em vez de ar ambiente. Isto permite produzir fumos contendo principalmente CO₂ e vapor de água, facilitando assim a captura de CO₂ para armazenamento ou valorização. No entanto, a produção de oxigénio puro consome muita energia. Uma alternativa consiste em desenvolver processos capazes de converter CO₂ em moléculas de interesse, produzindo ao mesmo tempo oxigénio puro como coproduzido. 

1. Sistemas biológicos: a fotossíntese natural

As plantas, as algas e as cianobactérias fixam o CO₂ com recurso à luz, produzindo moléculas orgânicas como açúcares, lípidos e ácidos orgânicos. O oxigénio é libertado durante a oxidação da água no fotobiorreator.

Vantagens : processo natural, direto, com recurso a energia solar ou artificial de baixo consumo. 
Limites : rendimento fotossintético fraco (< 5 %), necessidades importantes de superfície e recursos. 

2. Sistemas artificiais inspirados na fotossíntese: a) Fotossíntese artificial: Esta abordagem inspira-se na fotossíntese natural, mas com um rendimento melhorado. Pesquisas realizadas pelo CNRS demonstraram que a fotocatálise pode ser um caminho promissor para a conversão de CO₂, especialmente quando combinada com materiais catalíticos avançados. CNRS Le journal  b) Eletrólise do CO₂: A eletrólise de CO₂ é um processo eletroquímico em que o CO₂ é reduzido no cátodo para produzir combustíveis ou produtos químicos, enquanto no ânodo, a água é oxidada para produzir oxigénio puro. Este processo oferece flexibilidade nos produtos obtidos e pode ser acoplado a fontes de energia renováveis. De acordo com a IFP Energies Nouvelles, a eletrólise de CO₂ é uma tecnologia em desenvolvimento que apresenta um potencial significativo para a valorização de CO₂, embora subsistam desafios em termos de custo e eficiência. ifpenergiesnouvelles.fr
3. Ciclos termoquímicos de óxidos metálicosLos ciclos termoquímicos utilizam óxidos metálicos, como o dióxido de cério (CeO₂), para realizar reações de redução e oxidação. A alta temperatura, o óxido metálico é reduzido, liberando oxigénio puro. Este material reduzido é subsequentemente reoxidado pelo CO₂, produzindo CO e regenerando o óxido metálico. Uma tese da Universidade de Perpignan estudou a utilização de ciclos termoquímicos para a produção de combustíveis solares sintéticos, realçando o seu potencial para a valorização do CO₂. theses.fr
4. Abordagens híbridasSurgem soluções combinadas para melhorar a eficiência da conversão de CO₂: 
   • Fotoelectroquímica (PEC) associar a luz e a eletrólise para aumentar o rendimento. 
   • Bioeletroquímica utilizar microrganismos eletroativos que reduzem o CO₂ através de uma fonte elétrica, com produção paralela de O₂. 
   Estas abordagens procuram conjugar eficácia, seletividade e sustentabilidade.  

Conclusão 

A produção de oxigénio puro em simultâneo com moléculas de interesse a partir de CO₂ constitui uma via estratégica para tornar a oxicombustão mais competitiva. 

• Sistemas biológicos : processo natural mas com rendimento limitado. 
• Pfotossíntese artificial et électrolise do CO₂ : tecnologias promissoras mas que consomem muita energia. 
• Ciclos termoquímicos robustos, capazes de produzir CO e O₂ puros, mas que requerem condições extremas. 
• Abordagens híbridas : em I&D, mas muito promissoras para combinar eficiência, sustentabilidade e desempenho. 

A longo prazo, uma integração ótima destes sistemas poderá permitir uma valorização circular do CO₂, aliada a uma oxicombustão menos dependente da energia cinzenta, ao serviço da transição de baixo carbono. 

Nesta perspetiva, Plataforma W contribuiu para promover o desenvolvimento da oxicombustão, propondo uma solução inovadora que transforma o CO2 em moléculas de interesse para a produção de oxigénio.

Saber mais