“Gaiola molecular” feita em laboratório pode reter gases de efeito estufa

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Um novo tipo de material poroso, com estrutura molecular única, foi sintetizado em laboratório por cientistas em busca de uma forma de reter gases de efeito estufa na atmosfera da Terra.

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Desenvolvida por pesquisadores do Reino Unido e da China e batizada de “gaiola de gaiolas”, a molécula é produzida em duas fases, com reações montando blocos de construção de prismas triangulares em gaiolas tetraédricas maiores e mais simétricas. 

De acordo com um comunicado da equipe de cientistas responsável pelo experimento, trata-se da primeira estrutura molecular desse tipo.

O material resultante atrai e retém gases de efeito estufa, como o dióxido de carbono (CO₂) com forte atratividade. Como apresenta excelente estabilidade em água, mostrou-se ideal na captura de carbono em ambientes industriais, a partir de fluxos de gás úmidos ou aquosos.

Embora não tenha sido testado em escala, experimentos de laboratório mostraram que o novo material também teve uma alta absorção de hexafluoreto de enxofre (SF₆), que, segundo o Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, é o gás de efeito estufa mais potente.

Remover gases de efeito estufa ajuda a combater as mudanças climáticas

Enquanto o CO₂ permanece na atmosfera por 5 a 200 anos, SF₆ permanece por 800 a 3,2 mil anos. Então, embora os níveis desse gás na atmosfera sejam muito mais baixos, sua vida útil extremamente longa dá a ele um potencial de aquecimento global de cerca de 23,5 mil vezes o do CO₂ ao longo de 100 anos.

Remover grandes quantidades desses gases da atmosfera, ou impedi-los de entrar nela, é o que precisa ser feito em caráter de urgência para combater as mudanças climáticas.

Estima-se que é necessário extrair 20 bilhões de toneladas de CO₂ a cada ano para anular nossas emissões de carbono que só tendem a subir. Até agora, os esforços nesse sentido estão removendo cerca de 2 bilhões de toneladas por ano, mas isso é principalmente as árvores e o solo fazendo sua parte. Apenas cerca de 0,1% da remoção de carbono anual (em torno de 2,3 milhões de toneladas) é responsabilidade de novas tecnologias, como a captura direta de ar, que usa materiais porosos para a absorção do gás.

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Como é a Gaiola das Gaiolas 

Cientistas estão empenhados em aprimorar a captura direta do ar para torná-la mais eficiente e menos intensiva em energia. É aí que entra a “gaiola das gaiolas”, descrita em um artigo científico publicado recentemente na revista Nature Synthesis.

Criar um material de tamanha complexidade estrutural não foi fácil, mesmo que as moléculas precursoras tecnicamente se montem de forma autônoma – uma estratégia chamada de automontagem supramolecular. 

A técnica pode produzir estruturas quimicamente intertravadas a partir de blocos de construção mais simples. Quanto mais complexa a molécula final, mais difícil se torna sintetizar e mais “embaralhamento” molecular pode ocorrer nessas reações.

Para entender essas interações moleculares invisíveis, os pesquisadores usaram simulações para prever como suas moléculas iniciais se reuniriam nesse novo tipo de material poroso. Eles consideraram a geometria das moléculas precursoras potenciais, a estabilidade química e rigidez do produto final.

Além do potencial para absorver gases de efeito estufa, os pesquisadores sugerem que o novo material também poderia ser usado para remover outros gases tóxicos do ar, como compostos orgânicos voláteis, que facilmente se tornam vapores ou gases de superfícies.