Não seria excelente se conseguíssemos fabricar, a partir do dióxido de carbono retirado directamente do ar, um material de que precisamos para baterias?
Parece quase bom demais para ser verdade, mas os químicos descobriram uma forma de o fazer.
Electrólise de sais fundidos para obter carbono
A electrólise de sais fundidos consiste em introduzir eléctrodos em sais sujeitos a temperaturas extremas.
Esta combinação cuidadosamente preparada de moléculas e electricidade extrai literalmente dióxido de carbono do ar, reorganiza as ligações entre os átomos de carbono e oxigénio e fixa o carbono num estado sólido, como a grafite.
Há décadas que os cientistas procuram compreender exactamente o que acontece a nível molecular durante esta reacção a 500 graus Celsius.
Agora, conseguiram observá-la directamente pela primeira vez.
Num artigo publicado na revista Nature Communications, uma equipa liderada pelo físico-químico Sander Ratso, da Universidade da Califórnia em Berkeley, descreve um processo que lhes permitiu acompanhar em tempo real a transformação dos materiais e, simultaneamente, detectar os modos vibracionais das ligações nas moléculas.
"Dito de forma muito simples, antes cozinhávamos com um forno fechado; agora pusemos-lhe uma janela", disse Ratso à ScienceAlert.
"Compreender como esta reacção decorre e como a estrutura do carbono evolui ao longo do tempo é o primeiro passo para controlar e, por fim, conceber a estrutura que resulta da electrólise."
Microscopia Raman operando revelou novos pormenores sobre a electrólise de CO₂ em sais fundidos. (Ratso et al., Nat. Commun., 2026)
"Esta é uma grande vitória num esforço mais vasto para sintetizar materiais críticos e materiais para baterias através de sais fundidos", afirma Mike Whittaker, geocientista especializado na Terra no Lawrence Berkeley National Laboratory.
Esta abordagem ofereceu um nível de pormenor sem precedentes sobre a evolução do carbono e das espécies intermédias durante a electrólise de CO₂, revelando uma via de reacção em duas etapas.
Ao recorrerem à espectroscopia Raman para observar a electrólise em funcionamento, os investigadores detectaram bandas de luz que assinalavam o aparecimento de peróxido adsorvido no carbono, à medida que o carbono era gradualmente depositado.
Já em 1999, os cientistas tinham proposto que o peróxido poderia constituir uma parte intermédia do processo.
"A banda de peróxido… surge de forma reprodutível e aumenta em simultâneo com a deposição de carbono, fornecendo provas directas de que [o peróxido] é o intermediário mecanístico que conduz a via de CO₂ para carbono nas nossas condições", escrevem Ratso e a sua equipa no artigo publicado.
Formas de carbono obtidas com diferentes cátodos
Surgiram tipos distintos de carbono depositado consoante os cátodos usados pelos investigadores, embora a reacção essencial se tenha mantido.
a) Vista dos componentes internos da Linkam Stage e b) vista da montagem ligada ao microscópio Raman confocal. (Ratso et al., Nat. Commun., 2026)
Num cátodo de níquel puro, encontraram carbono sob a forma de nanotubos e estruturas semelhantes a plaquetas.
Um cátodo fabricado com a liga Inconel 600 produziu quase exclusivamente plaquetas.
Já num eléctrodo de ouro, o carbono depositou-se em aglomerados que só podem ser descritos como 'amorfo'.
Um cátodo de tungsténio originou mais carbono amorfo, com o curioso acréscimo de 'nanocebolas de carbono'.
Estas observações poderão ajudar os cientistas a ajustar o processo em função da forma de carbono necessária - por exemplo, a utilizada em baterias, telemóveis inteligentes e equipamento industrial.
"Se fosse possível executar este processo a baixas temperaturas e com sais realmente baratos, poderia ser instalado em muitos locais e gerar grafite suficiente para abastecer cadeias de fornecimento de baterias", afirma Whittaker.
Algumas empresas já aplicam esta tecnologia à escala industrial, produzindo desde quilogramas até toneladas de produtos de carbono. Ratso é cofundador de uma delas.
"No entanto, todas estas empresas, tanto quanto sei, concentram-se em produtos específicos, cujas condições de síntese foram inferidas a partir de medições ex situ por tentativa e erro", explicou Ratso.
"Basicamente, sintetiza-se um material, verifica-se a sua estrutura, altera-se depois uma variável da síntese e volta-se a verificar o que sai do reactor. Isto tornou qualquer melhoria das propriedades dos materiais de carbono morosa e dispendiosa, além de ter limitado a variedade e a qualidade dos materiais disponíveis."
Os conhecimentos fornecidos pela espectroscopia Raman operando podem tornar o processo muito mais eficiente.
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Grafite de CO₂ e materiais para baterias
Os métodos actuais de produção dos carbonos usados em baterias e células de combustível estão associados a enormes equivalentes de CO₂ - quilogramas de CO₂ emitidos por cada quilograma de material produzido.
Por isso, obter grafite a partir do dióxido de carbono presente na atmosfera é uma ideia muito apelativa: não só poderia reduzir emissões futuras, como também remover activamente parte do que já foi emitido.
Pelo menos em teoria. Os especialistas concordam que a captura, utilização e armazenamento de carbono não serão, por si só, suficientes para resolver os problemas climáticos. Ainda assim, Ratso considera que esta técnica de produção de grafite tem um papel a desempenhar.
"O método de electrólise de sais fundidos pode produzir estes materiais com equivalentes de CO₂ negativos quando associado a energia eólica, solar ou nuclear", disse Ratso.
"Acredito firmemente que esta está entre as tecnologias mais importantes capazes de ter um impacto real nos níveis de CO₂ no ambiente."
A investigação foi publicada na Nature Communications.
Este artigo foi verificado por Michael Irving e editado por Michael Irving. Embora nos orgulhemos do nosso processo, somos apenas humanos. Se detectar algum erro, informe-nos.
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