Separando gases com grafeno

Remoção de CO2 de misturas de gases é importante para a captura de carbono para reduzir o impacto ambiental dos processos de combustão. O grafeno de camada única tem tamanhos de poros definidos na faixa nanométrica e foi sugerido como um material para separação de gases. No entanto, seus poros são geralmente muito grandes (cerca de 10 Å) para remover com eficiência gases comuns, cujas moléculas têm diâmetros cinéticos entre 2,5 e 4,0 Å.

Sheng Dai, do Laboratório Nacional de Oak Ridge, Oak Ridge, e Universidade de Tennessee, Knoxville, ambos TN, EUA, De-en Jiang, Universidade da Califórnia, Riverside, CA, EUA, e colegas propõem uma membrana de grafeno porosa, revestida com um líquido iônico, que pode separar seletivamente gases como CO2 e CH4. A equipe usou simulações de dinâmica molecular (MD) para estudar um sistema composto de grafeno poroso e o líquido iônico [emim] [BF4] (tetrafluoroborato de 1-etil-3-metilimidazólio). Eles simularam duas câmaras separadas pela membrana revestida ou um grafeno de referência não revestido e compararam a permeação de gás resultante para CO2, N2 e CH4.

A equipe descobriu que todos os três gases passam pelo grafeno não revestido em quantidades aproximadamente iguais. A membrana revestida com líquido iônico, em contraste, era altamente seletiva para permeação de CO2 e dificultava a passagem de CH4, resultando em uma razão de seletividade CO2/CH4 de aproximadamente 42. O efeito é atribuído ao tamanho de poro reduzido causado pela camada de líquido iônico e a maior afinidade de adsorção de CO2 no líquido iônico em comparação com outros gases. De acordo com os pesquisadores, materiais híbridos de grafeno/líquido iônico com tamanhos de poros ajustáveis ​​podem ser promissores para a separação seletiva de gases.

Texto traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( [email protected] ). A tradução do original ‘Separating Gases with Graphene foi gentilmente autorizada pelos detentores dos direitos (Wiley-VCH GmbH – ChemistryViews.org).

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  • Autor: ChemistryViews.org
  • Publicado: 02 março 2017
  • Direito autoral: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim
  • Fonte/Editor: Nano Letters/ACS Publications

Dica:

Um Nobel pelo grafeno

Usando sódio para purificar trietilamina

NurdRage comenta que a trietilamina é barata e normalmente é descartada quando está contaminada. O vídeo abaixo foi feito como uma demonstração de conceitos e técnicas envolvidas em um procedimento de purificação da trietilamina.

Um procedimento simples de purificação dessa trietilamina seria a destilação; e o sódio foi neste caso adicionado para evitar que contaminantes destilem junto com o material de interesse.

É possível ver bolhas sendo formadas sobre o sódio metálico durante o procedimento – um claro sinal da presença de água e outros compostos como contaminantes.

Você pode ver mais detalhes do procedimento no vídeo.

Vídeo com legenda em português. Ative a exibição das legendas pelo YouTube.

Atenção: Este experimento somente deve ser realizado em um laboratório equipado e com todos os itens de segurança necessários.

Texto e legenda escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle [email protected] Química (Licenciatura) – Universidade Federal do Pampa.

Novo estudo sugere que os oceanos estão perdendo a capacidade de absorver dióxido de carbono

Uma nova pesquisa publicada online em julho de 2011 sugere que as mudanças climáticas causadas pelo homem estão diminuindo a capacidade do oceano de ‘retirar’ CO2 da atmosfera.

Plantas, árvores e o solo absorvem carbono da atmosfera, mas o oceano é o maior ‘sumidouro de carbono’ do mundo e, desde a revolução industrial, o oceano provavelmente absorveu entre um terço e metade de todas as emissões de CO2 causadas pelo homem.

A remoção do CO2, produzido pelos homens, da atmosfera pela água do mar é claramente um processo importante. No entanto, os pesquisadores agora sugerem que a capacidade do oceano de absorver o CO2 atmosférico pode estar diminuindo. É uma combinação dos níveis de CO2 atmosférico e da química da água do mar que determina quanto CO2 a água do mar pode reter, e a água mais quente não pode reter tanto CO2 dissolvido quanto a água fria.

Os pesquisadores analisaram os dados existentes de CO2 e temperatura para o Oceano Atlântico Norte nas últimas três décadas. Seus resultados mostraram que, para uma grande seção do Atlântico Norte, menos CO2 foi capaz de se dissolver conforme a temperatura da superfície da água do mar aumentou. Isso está de acordo com pesquisas anteriores conduzidas em outros oceanos, como o Oceano Antártico e o Mar do Japão, que também estão absorvendo menos CO2 como resultado das mudanças climáticas causadas pelo homem.

Ao considerar a mesma questão, estudos anteriores no Atlântico Norte chegaram a conclusões conflitantes. Os autores deste novo estudo sugerem que isso se deve a um alto grau de variabilidade natural que pode mascarar tendências de longo prazo.

O professor McKinley, autor do estudo, diz:

“Como o oceano é muito variável, precisamos de pelo menos 25 anos de dados para realmente ver o efeito do acúmulo de carbono na atmosfera. Este é um grande problema em muitos ramos da ciência do clima – o que é variabilidade natural e o que é mudança climática? ”

Este novo estudo considera quase trinta anos de dados, o que a equipe acredita ser o suficiente para determinar uma tendência real. Suas descobertas têm grandes implicações sobre a quantidade de CO2 que será absorvido pelos oceanos no futuro, devido ao aumento de temperatura projetado associado às emissões de gases de efeito estufa causadas pelo homem. McKinley diz:

“… Esta é uma das primeiras evidências de que o clima está prejudicando a capacidade do oceano de retirar carbono da atmosfera.”

McKinley enfatiza a necessidade desse tipo de análise em outros oceanos para que as tendências de captação de CO2 dos oceanos possam continuar a ser refinadas. Mas os resultados do estudo demonstram que, em um planeta em aquecimento, os sumidouros naturais de carbono não podem ser considerados óbvios.


Texto traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ([email protected]) – Universidade Federal do Pampa (Bagé) – Curso Química Licenciatura.

Texto original em: New study suggests oceans are losing the ability to absorb carbon dioxide

Como fazer ácido fórmico

Os materiais de partida para se fazer o ácido fórmico, como demonstrado no vídeo abaixo, são o glicerol (glicerina) e o ácido oxálico.

O uso da glicerina será feito como uma etapa para se obter o ácido fórmico.

O NurdRage explica os detalhes do procedimento e o cuidado necessário para se manter a estabilidade da temperatura a fim de não decompor os reatantes e assim resultar em perdas no rendimento.

Um curioso acidente acontece durante a demonstração. Um inseto caiu dentro do frasco coletor da destilação. Será que foi atraído pelo odor de algum dos compostos?

Vídeo com legendas em português. Ative a exibição das legendas pelo YouTube.

Atenção: Este experimento somente deve ser realizado por pessoas com treinamento adequado, em um laboratório equipado com segurança e de posse de todos equipamentos de proteção individual.

Texto e legenda escrito por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle [email protected] Química (Licenciatura) – Universidade Federal do Pampa.

Vídeo: Visualizando as emissões de metano conforme elas acontecem

Os pesquisadores desenvolveram uma técnica para filmar o metano – um poderoso gás de efeito estufa – conforme ele é liberado na atmosfera. A abordagem usa imagens infravermelhas, transformando algo que geralmente está além da capacidade do olho humano em clipes de vídeo onde o metano é facilmente visualizado.

Autor: Robert Mcsweeney

A nova abordagem pode ajudar a superar alguns dos desafios das formas tradicionais de monitoramento das emissões de metano, dizem os pesquisadores.

Você pode ver a técnica em ação no clipe (ligeiramente granulado) abaixo. As cores roxa e verde mostram metano escapando de uma abertura na lateral de um celeiro. O celeiro em questão está abrigando 18 produtores individuais prolíficos de metano – também conhecido como um pequeno rebanho de vacas.

Visualização das emissões de metano (mostradas em roxo e verde) da ventilação no celeiro das vacas. Fonte: Gålfalk et al. (2015)

Com cerca de 25 vezes o poder de aprisionamento de calor do dióxido de carbono, o metano é um gás de efeito estufa que tem uma grande força. É produzido e emitido para a atmosfera por uma série de fontes naturais, como pântanos, bem como por atividades humanas, incluindo a queima de combustíveis fósseis, aterros sanitários, arrozais e criação de gado.

Os métodos de medição das emissões de metano vão desde a pequena escala – usando câmaras de metano – até os satélites. Ambos têm suas desvantagens. As câmaras de metano são pequenas caixas colocadas no solo para medir quanto metano está sendo liberado. Mas eles cobrem apenas uma pequena área (até um metro quadrado, por exemplo), então os cientistas precisam fazer muitas medições para analisar uma paisagem inteira. As medições de satélite podem cobrir grandes áreas, mas não podem identificar pontos específicos de onde o metano está vindo.

Os cientistas também começaram a usar drones para medir as emissões de metano, como você pode assistir neste clipe da BBC News que mostra um aterro sanitário.

A técnica de imagem, descrita em um artigo na Nature Climate Change, abre uma nova oportunidade para superar algumas dessas limitações. O autor principal, Dr. Magnus Gålfalk, professor sênior da Linköping University na Suécia, disse ao Carbon Brief:

  • É uma maneira eficiente de localizar fontes de emissão de metano, já que uma região inteira é fotografada ao mesmo tempo, com alta resolução espacial.

As medições podem ser feitas do solo ou de várias centenas de metros no ar usando um helicóptero, diz o artigo científico.

Entender exatamente como o metano sai de onde é produzido para a atmosfera é crucial para ser capaz de modelá-lo com precisão em simulações de computador, diz o Dr. Vincent Gauci, professor sênior em sistemas terrestres e ciência de ecossistemas na Open University. Ele disse ao Carbon Brief:

  • É vital que entendamos as fontes de metano e como essas fontes respondem às mudanças.

Gauci não estava envolvido no estudo, mas como ele lidera a Methane Network em nome do Conselho de Recursos Ambientais Naturais, ele está muito animado com as possibilidades oferecidas pelo registro do metano em imagens.

  • Criticamente, mais do que apenas ver, eles são capazes de quantificar, o que é muito legal.

O vídeo abaixo mostra outra visualização das emissões de metano – desta vez simplesmente de uma liberação controlada de gás na frente do laboratório dos pesquisadores.

Visualização da liberação controlada de metano (mostrado em roxo) no gramado fora do laboratório. Fonte: Gålfalk et al. (2015)

Gålfalk, M. et al. (2015) Tornando o metano visível, Nature Climate Change, doi: 10.1038 / nclimate2877

Texto traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle – Universidade Federal do Pampa (Bagé) – Curso Química Licenciatura.

Texto original em: Video: Visualising methane emissions as they happen

Catalisador aprimorado para eletro-redução de CO2

A reação eletrocatalítica de redução de dióxido de carbono (CO2RR) pode ser usada para transformar o gás de efeito estufa CO2 em (C2+) combustíveis multicarbono úteis e matérias-primas químicas, por exemplo, etileno ou etanol. No entanto, é um desafio a produção seletiva desses produtos desejados em altos níveis de corrente. Eletrocatalisadores baseados em cobre ou suas ligas geralmente fornecem seletividade moderada, mas têm problemas com sua estabilidade a longo prazo, especialmente em eletrólitos altamente alcalinos.

Hongjie Dai, Universidade de Stanford, CA, EUA, e colegas desenvolveram um eletrocatalisador simples de  cobre (Cu) eletrodepositado em uma camada de difusão de gás porosa hidrofóbica (GDL), que pode ser usado para a redução estável e seletiva de dióxido de carbono para produtos C2+ em eletrólitos quase neutros. A equipe usou um GDL que consiste em uma camada de fibra de carbono e uma camada microporosa hidrofóbica. A camada de fibra de carbono foi temporariamente coberta e o cobre eletrodepositado na lateral da camada microporosa hidrofóbica.O gás CO2 pode ser transportado com eficiência através das camadas de carbono em direção à camada de cobre cataliticamente ativa. A equipe construiu uma célula de fluxo de dois eletrodos usando um cátodo Cu/GDL em um católito KCl e um ânodo à base de hidróxidos de níquel-ferro em um anólito KOH. Eles descobriram que o sistema fornece excelente seletividade para a formação de produtos C2+, bem como operação estável em altas densidades de corrente.

exto traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( [email protected] ). A tradução do original ‘Improved Catalyst for CO2 Electro-Reduction’ foi gentilmente autorizada pelos detentores dos direitos (Wiley-VCH GmbH – ChemistryViews.org).

Content translated with permission, but portuguese text not reviewed by the original author. Please do not distribute beyond this site without permission. Conteúdo traduzido com permissão, mas o texto em português não foi revisado pelo autor do original. Por favor, não distribua o conteúdo sem permissão.

  • Autor: ChemistryViews.org
  • Publicado: 28 fevereiro 2021
  • Direito autoral: Wiley-VCH GmbH
  • Sociedades associadas: American Chemical Society (ACS), USA

Dica:

Dióxido de carbono – reação e aquecimento global