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Mudanças climáticas: IBM acelera a descoberta de materiais para melhorar a captura, separação e armazenamento de carbono

 Segundo o site Assessoria de imprensa IBM Weber Shandwick: Invisível e difícil de capturar, o dióxido de carbono (CO2) é um grande desafio no combate às mudanças climáticas

A captura do dióxido de carbono (CO2) em seu ponto de origem é considerada uma das maneiras mais eficazes de limitar sua liberação no meio ambiente. Uma vez capturado,          o gás pode ser separado e armazenado por séculos.


Mas capturar e separar o CO2 dos gases de escape na produção de energia e no                                  transporte é complicado. Movê-lo para um local de armazenamento para que ele não entre                                na atmosfera novamente também está longe de ser algo simples. Os pesquisadores vêm                        tentando aprimorar essas técnicas há décadas.

A inteligência artificial (IA) pode ajudar.

Nosso time da IBM Research recorreu à IA para acelerar o design e a descoberta de                               melhores membranas de polímero para separar com eficiência o dióxido de carbono dos                              gases de combustão - os resultados foram apresentados no encontro da Sociedade                              Americana de Física 2021 (American Physical Society). Também foram apresentados os                          resultados iniciais de dois outros projetos de descoberta de materiais essenciais - lidando                               com a separação e armazenamento de carbono.

Usando a modelagem de IA generativa molecular, nossos pesquisadores identificaram                            centenas de estruturas moleculares que poderiam permitir alternativas mais eficientes e                                  mais baratas para as membranas de separação já existentes para capturar o CO2 emitido                                  em processos industriais. Estamos agora avaliando essas moléculas com a ajuda de                              simulação de dinâmica molecular automatizada em clusters de computação de alto                            desempenho (HPC).

Simulando separação e conversão de carbono

Armazenar CO2 de forma segura e eficaz depois de capturado ainda é um desafio. Uma                          abordagem promissora é injetar o gás em formações geológicas. Na verdade, os                                especialistas confirmam que "… o espaço poroso nas rochas sedimentares ao redor da                                 Terra é mais do que suficiente para armazenar todo o CO2 que a humanidade poderia                               querer remover do ar" [1]. Mas a física e a química do processo na escala dos poros de                                   uma rocha-reservatório não são bem compreendidas. E a eficiência da conversão e                         armazenamento de CO2 também depende do tipo de rocha e das condições do reservatório.

Para resolver o problema, criamos uma ferramenta baseada em nuvem que simula o                         escoamento de dióxido de carbono em tipos específicos de rocha, permitindo aos cientistas                       avaliar a captura de CO2 e, eventualmente, cenários de conversão em escala de poros. Em                         última análise, a tecnologia pode permitir que pesquisadores e engenheiros realizem                               análises e otimizações rápidas dos requisitos específicos de rochas para mineralização e               armazenamento de CO2 de maneira eficiente, segura e de longo prazo.

Além disso, teremos que acelerar a descoberta de materiais que absorvem CO2. Pode                                  levar anos, até décadas, para descobrir um novo material ou para estabelecer qual material                        existente é mais adequado para uma determinada aplicação de captura de carbono. Com as                  mudanças em nosso clima, não há tempo a perder.

Em uma tentativa de acelerar o processo, criamos uma plataforma de triagem baseada em                            nuvem para testar rapidamente milhões de possíveis adsorventes de CO2. A ferramenta                                  deve permitir que os engenheiros de materiais selecionem os melhores materiais para                              aumentar a adsorção de dióxido de carbono em uma aplicação específica.

A plataforma possibilita pesquisas rápidas e em grandes quantidades de estruturas                                        conhecidas, permitindo uma descoberta mais rápida. Por exemplo, pode ser usado por um                        químico para identificar os nanomateriais mais promissores para um processo industrial.                                 Uma vez que os candidatos mais viáveis ​​são identificados, a estrutura computacional pode                          informar a síntese química e a otimização de material para acelerar a descoberta no                                 laboratório.

Em todos os nossos projetos, combinamos as tecnologias de IA, HPC e nuvem para                                  acelerar consideravelmente a descoberta de novos materiais. Nossos esforços resultam da                              iniciativa global de Futuro do Clima lançada recentemente pela IBM Research, que reúne                        tecnologia de descoberta de materiais e o conhecimento científico de toda a rede mundial de              laboratórios de pesquisa da IBM. O portfólio mais amplo também inclui a pesquisa e o                  desenvolvimento de estratégias para reduzir a pegada de carbono da computação em                                nuvem e ao longo das cadeias de suprimentos, bem como técnicas para modelar o impacto                               das mudanças climáticas.

Obviamente, a mudança climática é um desafio global que exige a colaboração da academia                                 e da indústria - um esforço conjunto da comunidade de pesquisa global. É por isso que a                                 IBM recentemente se tornou um membro inaugural do MIT Climate and Sustainability                               Consortium, junto com outras empresas, incluindo Apple, Boeing, Cargill, Dow, PepsiCo e                        Verizon.

Somente juntos poderemos avançar e adotar nossos resultados de pesquisa em escala                               global, usar nossas novas soluções para formular uma estratégia climática sustentável de                                 longo prazo e limitar as mudanças climáticas.

Referência

[1] "Negative carbon dioxide emissions" David Kramer, Physics Today 73, 1, 44 (2020); doi :                     10.1063 / PT.3.4389

Comunicação IBM
Juliana Cayres Setembro
E-mail: jcayres@br.ibm.com

Assessoria de imprensa IBM
Weber Shandwick
E-mail: ibmbrasil@webershandwick.com

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