O metano éum gás de efeito estufa muito mais potente do que o dia³xido de carbono e tem um efeito pronunciado nas primeiras duas décadas de sua presença na atmosfera. Nas recentes negociações internacionais sobre o clima em Glasgow, a redução das emissaµes de metano foi identificada como uma das principais prioridades nas tentativas de conter a mudança climática global rapidamente.

Agora, uma equipe de pesquisadores do MIT apresentou uma abordagem promissora para controlar as emissaµes de metano e removaª-lo do ar, usando um tipo de argila barato e abundante chamado zea³lito. Os resultados são descritos na revista ACS Environment Au , em um artigo da estudante de doutorado Rebecca Brenneis, da Professora Associada Desiree Plata e de outras duas pessoas.

Embora muitas pessoas associem o metano atmosfanãrico a  perfuração e fraturamento de petra³leo e gás natural, essas fontes representam apenas cerca de 18% das emissaµes globais de metano , diz Plata. A grande maioria do metano emitido vem de fontes como agricultura de corte e queima, pecua¡ria leiteira, mineração de carva£o e minanãrio, pa¢ntanos e derretimento do permafrost. “Muito do metano que entra na atmosfera éde fontes distribua­das e difusas, então comea§amos a pensar em como vocêpoderia tirar isso da atmosfera”, diz ela.

A resposta que os pesquisadores encontraram foi algo muito barato - na verdade, um tipo especial de "sujeira", ou argila. Eles usaram argilas zea³litas, um material tão barato que atualmente éusado para fazer areia para gatos. Tratar a zea³lita com uma pequena quantidade de cobre, a equipe descobriu, torna o material muito eficaz na absorção de metano do ar, mesmo em concentrações extremamente baixas .

O sistema ésimples em conceito, embora ainda haja muito trabalho nos detalhes de engenharia. Em seus testes de laboratório , minaºsculaspartículas do material zea³lito reforçado com cobre, semelhante ao lixo de gato, foram embaladas em um tubo de reação, que foi então aquecido do lado de fora como o fluxo de gás, com na­veis de metano variando de apenas duas partes por milha£o. até2 por cento de concentração, fluiu atravanãs do tubo. Essa faixa abrange tudo o que pode existir na atmosfera, aténa­veis subinflama¡veis ​​que não podem ser queimados ou queimados diretamente.

O processo tem várias vantagens sobre outras abordagens para remover o metano do ar, diz Plata. Outros manãtodos tendem a usar catalisadores caros, como platina ou pala¡dio, exigem altas temperaturas de pelo menos 600 graus Celsius e tendem a exigir ciclos complexos entre fluxos ricos em metano e ricos em oxigaªnio, tornando os dispositivos mais complicados e mais arriscados, como metano e oxigaªnio são altamente combusta­veis sozinhos e em combinação.

"Os 600 graus onde eles operam esses reatores tornam quase perigoso estar em torno do metano", assim como o oxigaªnio puro, diz Brenneis. "Eles estãoresolvendo o problema apenas criando uma situação em que havera¡ uma explosão." Outras complicações de engenharia também surgem das altas temperaturas de operação. Sem surpresa, tais sistemas não encontraram muita utilidade.

Quanto ao novo processo, "acho que ainda estamos surpresos com o quanto bem ele funciona", diz Plata, que éo Professor Associado Gilbert W. Winslow de Engenharia Civil e Ambiental. O processo parece ter seu pico de eficácia em cerca de 300 graus Celsius, o que requer muito menos energia para aquecimento do que outros processos de captura de metano. Ele também pode funcionar em concentrações de metano mais baixas do que outros manãtodos podem resolver, mesmo pequenas frações de 1 por cento, que a maioria dos manãtodos não pode remover, e faz isso no ar em vez de oxigaªnio puro, uma grande vantagem para implantação no mundo real.

O manãtodo converte o metano em dia³xido de carbono. Isso pode soar ruim, dados os esforços mundiais para combater as emissaµes de dia³xido de carbono. "Muitas pessoas ouvem 'dia³xido de carbono' e entram em pa¢nico; dizem 'isso éruim'", diz Plata. Mas ela aponta que o dia³xido de carbono tem muito menos impacto na atmosfera do que o metano, que écerca de 80 vezes mais forte como gás de efeito estufa nos primeiros 20 anos e cerca de 25 vezes mais forte no primeiro século. Esse efeito surge do fato de que o metano se transforma em dia³xido de carbono naturalmente na atmosfera com o passar do tempo. Ao acelerar esse processo, esse manãtodo reduziria drasticamente o impacto clima¡tico de curto prazo, diz ela. E, mesmo convertendo metade da atmosfera'dia³xido de carbono ), economizando cerca de 16% do aquecimento radiativo total.

A localização ideal para esses sistemas, concluiu a equipe, seria em locais onde háuma fonte relativamente concentrada de metano, como celeiros de latica­nios e minas de carva£o. Essas fontes já tendem a ter sistemas poderosos de tratamento de ar instalados, uma vez que o acaºmulo de metano pode representar um risco de incaªndio, saúde e explosão. Para superar os detalhes de engenharia pendentes, a equipe acaba de receber uma doação de US$ 2 milhões do Departamento de Energia dos EUA para continuar a desenvolver equipamentos específicos para remoção de metano nesses tipos de locais.

"A principal vantagem da mineração de ar éque movimentamos muito dele", diz ela. "Vocaª tem que puxar ar fresco para permitir que os mineiros respirem e para reduzir os riscos de explosão de bolsaµes de metano enriquecidos. Assim, os volumes de ar que são movidos nas minas são enormes." A concentração de metano émuito baixa para inflamar, mas estãono ponto ideal dos catalisadores, diz ela.

Adaptar a tecnologia a locais específicos deve ser relativamente simples. A configuração do laboratório que a equipe usou em seus testes consistia em "apenas alguns componentes, e a tecnologia que vocêcolocaria em um esta¡bulo também poderia ser bastante simples", diz Plata. No entanto, grandes volumes de gás não fluem tão facilmente atravanãs da argila, então a próxima fase da pesquisa se concentrara¡ em formas de estruturar o material argiloso em uma configuração multiescala e hiera¡rquica que auxiliara¡ o fluxo de ar.

"Precisamos de novas tecnologias para oxidar metano em concentrações abaixo das usadas em flares e oxidantes tanãrmicos", diz Rob Jackson, professor de ciência de sistemas terrestres na Universidade de Stanford, que não esteve envolvido neste trabalho. "Nãoexiste hoje uma tecnologia econa´mica para oxidar o metano em concentrações abaixo de cerca de 2.000 partes por milha£o."

Jackson acrescenta: "Muitas questões permanecem para dimensionar este e todos os trabalhos semelhantes: Com que rapidez o catalisador emperrara¡ em condições de campo? Podemos aproximar as temperaturas necessa¡rias das condições ambientais? Qua£o escalona¡veis ​​essas tecnologias sera£o ao processar grandes volumes de ar?"

Uma grande vantagem potencial do novo sistema éque o processo qua­mico envolvido libera calor. Oxidando cataliticamente o metano, na verdade o processo éuma forma de combustão sem chama. Se a concentração de metano estiver acima de 0,5 por cento, o calor liberado émaior do que o calor usado para iniciar o processo, e esse calor pode ser usado para gerar eletricidade.

Os ca¡lculos da equipe mostram que "nas minas de carva£o, vocêpoderia gerar calor suficiente para gerar eletricidade na escala da usina, o que énota¡vel porque significa que o dispositivo pode se pagar", diz Plata. "A maioria das soluções de captura de ar custa muito dinheiro e nunca seria lucrativa. Nossa tecnologia pode um dia ser um contra-exemplo."

Usando o novo dinheiro do subsa­dio, ela diz, "nos pra³ximos 18 meses, pretendemos demonstrar uma prova de conceito de que isso pode funcionar em campo", onde as condições podem ser mais desafiadoras do que no laboratório. Em última análise, eles esperam ser capazes de fazer dispositivos que sejam compata­veis com os sistemas de tratamento de ar existentes e possam simplesmente ser um componente extra adicionado no local. “A aplicação de mineração de carva£o deve estar em um esta¡gio que vocêpoderia entregar a um construtor comercial ou usua¡rio daqui a três anos”, diz Plata.