Com o aumento vertiginoso das emissões de dióxido de carbono (CO2), a indústria emergente de captura e utilização de carbono (CCU) propõe uma solução para ambos os problemas: a criação de polímeros biodegradáveis ​​com menor teor de carbono, utilizando as emissões de CO2 como matéria-prima. O recente relatório da IDTechEx, "Utilização de Dióxido de Carbono (CO2) 2022-2042: Tecnologias, Previsões de Mercado e Empresas", analisa as oportunidades e os desafios da criação deste modelo de economia circular de carbono.

Como fabricar polímeros a partir de CO₂₂?

Existem pelo menos três vias principais para a conversão de CO2_em polímeros: eletroquímica, conversão biológica e termocatálise. Esta última é a tecnologia de utilização de cCO2 mais consolidada_, na qual o CO2_pode ser usado diretamente para produzir polímeros à base de CO2_,principalmente policarbonatos de cadeia linear biodegradáveis ​​​​(LPCs), ou indiretamente, através da produção de precursores químicos (blocos de construção como metanol, etanol, derivados de acrilato ou monoetilenoglicol [MEG]) para reações de polimerização.

Entre os polímeros de baixo carbono (LCPs) fabricados a partir de CO2,_encontram-se o carbonato de polipropileno (PPC), o carbonato de polietileno (PEC) e os poliuretanos (PUR), sendo o PUR um dos principais mercados para polímeros à base de CO2_,com aplicações em eletrónica, filmes de acolchoamento, espumas e nos setores biomédico e de saúde. O CO2_pode constituir até 50% (em peso) de um poliol, um dos principais componentes do PUR. Os polióis derivados do CO2 (álcoois com dois ou mais grupos hidroxilo reativos por molécula) são fabricados pela combinação de CO2_com éteres cíclicos (moléculas em forma de anel contendo oxigénio, designadas por epóxidos). O poliol é então combinado com um componente isocianato para fabricar o PUR.

Empresas como a Econic, a Covestro e a Aramco Performance Materials (com propriedade intelectual adquirida à Novomer) desenvolveram novos catalisadores para facilitar o fabrico de polióis utilizando CO2_.Embora ainda sejam necessários combustíveis fósseis neste processo termoquímico, os fabricantes podem substituir parte deles por CO2 residual_, resultando numa potencial poupança nos custos das matérias-primas.

No campo das tecnologias emergentes, os precursores químicos para polímeros à base de CO2_podem ser obtidos através de eletroquímica ou síntese microbiana. Embora a conversão eletroquímica de CO2_em produtos químicos esteja numa fase inicial de desenvolvimento, as vias biológicas estão mais maduras, tendo atingido a fase inicial de comercialização. Os recentes avanços na engenharia genética e na otimização de processos levaram à utilização de microrganismos quimioautotróficos em rotas biológicas sintéticas para converter CO2_em produtos químicos, combustíveis e até proteínas.

Ao contrário da síntese termoquímica, estas rotas biológicas utilizam normalmente condições próximas da temperatura e pressão ambientes, com potencial para serem menos intensivas em energia e mais económicas em escala. Em particular, a empresa Newlight, sediada na Califórnia, está a introduzir uma rota biológica direta para polímeros, na qual o seu microrganismo converte CO2_, ar e metano capturados em polihidroxibutirato (PHB), um polímero degradável enzimaticamente.

Atualmente, a escala de fabrico de polímeros à base de CO2_é menor em comparação com a indústria petroquímica tradicional, mas já existem exemplos comerciais bem-sucedidos. Um dos maiores volumes disponíveis é o dos policarbonatos aromáticos (PCs) fabricados a partir de CO2_,desenvolvido pela Asahi Kasei em Taiwan desde 2012. Mais recentemente, a empresa americana LanzaTech estabeleceu parcerias de sucesso com grandes marcas como a Unilever, L’Oréal, On, Danone, Zara e Lulumelon para utilizar microrganismos que convertem as emissões de carbono capturadas de processos industriais em precursores de polímeros — etanol e MEG — para o fabrico de embalagens, calçado e têxteis.

As perguntas mantêm-se

Embora a ideia de reutilizar os resíduos de gases com efeito de estufa como matéria-prima pareça uma proposta vantajosa para todos, surgem muitas questões de viabilidade para cada via de utilização do CO2_.Isso reduzirá realmente as emissões? Quais as barreiras financeiras e práticas à comercialização? Pode ser alargado para abordar significativamente as alterações climáticas? Estas são algumas das questões complexas que a IDTechEx aborda no seu mais recente relatório, "Utilização de Dióxido de Carbono (CO2₎utilização_{de CO2} nos mercados de polímeros e produtos químicos, mas também na recuperação melhorada de petróleo, materiais de construção, combustíveis e aumento do rendimento biológico.

Embora a ideia de reutilizar os resíduos de gases com efeito de estufa como matéria-prima pareça uma proposta vantajosa para todos, surgem muitas questões de viabilidade para cada via de utilização do CO2_.Isso reduzirá realmente as emissões? Quais as barreiras financeiras e práticas à comercialização? Pode ser alargado para abordar significativamente as alterações climáticas? Estas são algumas das questões complexas que a IDTechEx aborda no seu mais recente relatório, "Utilização de Dióxido de Carbono (CO2₎utilização_{de CO2} nos mercados de polímeros e produtos químicos, mas também na recuperação melhorada de petróleo, materiais de construção, combustíveis e aumento do rendimento biológico.

O resultado final

Nem todas as utilizações do CO2_são igualmente benéficas para as metas climáticas, e nem todas serão economicamente escaláveis. Os recursos escassos com utilizações alternativas devem ser alocados onde tenham maior probabilidade de gerar valor económico e mitigar as alterações climáticas. Como o apetite mundial por plásticos não mostra sinais de abrandamento, uma economia circular de carbono pode ajudar a sustentar o estilo de vida das pessoas, fomentando uma indústria petroquímica que veja o CO2 residual_como uma matéria-prima viável.