Notícia

Revista Analytica online

Hidrogel, que estoca CO2 no solo, será desenvolvido e testado no Brasil

Publicado em 09 agosto 2021

Financiado pela Shell Brasil, projeto envolve diversas instituições de pesquisa brasileiras, e promete ser uma saída para ajudar a mitigar os danos do efeito estufa.

O sequestro de dióxido de carbono (CO2), com soluções baseadas na natureza, é das alternativas mais instigantes entre os esforços para diminuir o efeito estufa na atmosfera. No geral, são tecnologias com grande potencial disruptivo e que poderão abrir frente para uma nova cadeia de valor na captura, uso e armazenamento de carbono. É o caso de um hidrogel, que está sendo desenvolvido no âmbito do Programa Hidrogel, financiado pela Shell Brasil, com recursos da Cláusula de Investimento em P&D dos Contratos de Concessão da ANP, e que envolve diversas instituições da Universidade de São Paulo (USP) sob a liderança do Fapesp Shell Research Centre for Gas Innovation (RCGI), além da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).

Composto por material orgânico, o hidrogel será produzido com moléculas sintetizadas a partir de CO2. Uma vez usado no plantio, os grânulos do produto se degradariam e liberariam o carbono para estocá-lo no solo. Segundo Alexandre Breda, executivo da Shell e vice-diretor do RCGI, o produto será desenvolvido pela Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), a partir de ácido oxálico e um bio-monômero. O ácido oxálico, por sua vez, será produzido pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (IPEN), a partir do CO2.

Uma vez pronto, o hidrogel será testado na Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” (ESALQ/USP). Em paralelo, o Instituto de Energia e Ambiente (IEE/USP) irá propor os padrões normativos necessários para a entrada do produto no mercado. O IEE já desenvolve um trabalho focado na produção de documentos normativos para a aplicação global deste tipo de tecnologia, em conformidade com as normais internacionais. O trabalho abrange tanto soluções baseadas na natureza como aquelas que permitem transformar CO2 em produtos químicos de alto valor agregado.

Sumidouro de CO2 – Apontado como um dos principais gases causadores do efeito estufa e das mudanças climáticas, a quantidade de CO2 na atmosfera vem crescendo devido à queima de combustíveis fósseis, principalmente. Estocar o excedente desse carbono é uma ação urgente e recomendada para ajudar a mitigar o efeito estufa. E o solo, que já faz o processo de estocagem, mas de forma natural, tem potencial para ser um grande sumidouro de CO2. É aí que entra o papel da ESALQ nos testes com o hidrogel.

“Além de quantificar a estocagem de CO2, queremos saber quais são os possíveis benefícios do hidrogel para o solo e a planta em condições de clima tropical”, afirma o coordenador da pesquisa, Carlos Eduardo Pellegrino Cerri, professor do Departamento de Ciência do Solo da ESALQ. Segundo ele, quando um material orgânico se decompõe no solo, parte do dióxido de carbono gerado fica retido na terra e o restante retorna à atmosfera na forma de gás. “Em condições naturais, aproximadamente 1/3 do carbono fica retido no solo. O que buscamos saber é o quanto do carbono do hidrogel ficará estabilizado no solo em condições tropicais”, afirma.

Somada à estocagem do CO2 pelo solo, o ácido oxálico produzido pelo IPEN terá pegada negativa de carbono no processo de captura. Segundo Thiago Lopes, responsável por esta parte da pesquisa, o CO2 será transformado em ácido oxálico pela rota eletroquímica e/ou foto-eletroquímica. “Por esta rota, a pegada de carbono do ácido oxálico seria negativa. Ou seja, com o uso de eletricidade [ou fótons] de fontes renováveis poderíamos capturar perto de duas moléculas de CO2 para produzir o ácido oxálico.” “Somada à parte agrícola, criaríamos um círculo virtuoso de sorvedouro deste gás de efeito estufa, promovendo o pagamento da dívida histórica de emissões da nossa sociedade”, afirma Lopes.

Relação solo-planta – Outro desafio da pesquisa é avaliar o desempenho do hidrogel na relação solo-planta. A expectativa é que os grânulos do produto, uma vez umidificados, retenham a água e a liberem gradualmente para a planta, o que diminuiria a necessidade de irrigação, aumentaria a absorção de macro e micronutrientes pela planta, além de trazer benefícios para as propriedades do solo.

“O fato de o hidrogel ser biodegradável tem vantagens que vão além da questão ambiental. Uma delas é aumentar a taxa de absorção de micronutrientes, algo que só ocorre na solução do solo. Outra é propiciar condições favoráveis para a proliferação de micro-organismos benéficos no solo, o que potencialmente aumentaria a competição com patógenos causadores de doenças”, afirma Cerri.

Um dos aspectos mais interessantes dessa pesquisa é referente à troca de cátions no solo. Segundo Cerri, boa parte dos elementos que a planta absorve tem carga positiva, ou seja, cátions. No entanto, o solo brasileiro tem pouca carga negativa, o que significa que muitos dos nutrientes com carga positiva acabam não se fixando e se perdendo por lixiviação. “A proposta é usar o hidrogel com argilas para aumentar a carga negativa no solo e assim otimizar a capacidade de troca de cátions”, afirma.

Caberá ao Instituto de Química da UFRGS produzir um hidrogel com essa capacidade. O trabalho está sendo liderado pelo professor Douglas Gamba, do Departamento de Química Orgânica, e prevê o uso do ácido oxálico produzido pelo IPEN, com seus derivados ésteres etílicos, além de produtos de fontes renováveis, como glicerol e/ou poliglicerol e diferentes hidróxi-ácidos carboxílicos naturais. Tal composição resultará em um hidrogel com alta capacidade de absorção e retenção de cátions no solo.

Outra aplicação promissora, que poderá ser estudada mais à frente, é fazer do hidrogel um meio de entrega de xenobióticos nas culturas. Em vez de pulverizar grandes quantidades de pesticidas, por exemplo, os produtos químicos seriam disponibilizados pelo hidrogel, de forma mais efetiva e controlada.

Inicialmente, os testes na Esalq serão feitos em sistemas fechados que propiciam melhor controle dos experimentos. Depois é que se partirá para avaliação em campo. Estão previstos testes com cinco culturas, de ciclos diversos: gramíneas, soja, milho, eucalipto, cana-de-açúcar, por exemplo. Os primeiros resultados deverão sair em menos de dois anos. “Após quatro anos, esperamos ter dados robustos para subsidiar a tomada de decisão sobre o potencial do uso desse hidrogel nos agrossistemas do Brasil.”

Sobre o RCGI: O FAPESP SHELL Research Centre for Gas Innovation (RCGI) é um centro de pesquisa financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) e pela Shell. Conta com cerca de 400 pesquisadores que atuam em 46 projetos de pesquisa, divididos em cinco programas: Engenharia; Físico/Química; Políticas de Energia e Economia; Abatimento de CO2; e Geofísica. O centro desenvolve estudos avançados no uso sustentável do gás natural, biogás, hidrogénio, gestão, transporte, armazenamento e uso de CO2. Saiba mais em: https://www.rcgi.poli.usp.br/pt-br/