Pesquisa com catalisadores explora alternativas para reduzir as emissões de gás carbônico

Estudos incorporam esforços para reduzir a dependência do petróleo

Fonte: Reprodução

No laboratório da professora Liane Rossi são desenvolvidos catalisadores responsáveis por acelerar reações químicas, entre elas as relacionadas com a transformação do gás carbônico (CO2) em produtos que podem ser empregados como matérias-primas em processos  industriais. Essa linha de pesquisa é cada vez mais interessante, vista a necessidade de se mitigar as emissões desse gás, um dos principais causadores do Efeito Estufa.

Catalisadores são substâncias ou materiais que aceleram reações químicas sem ser consumidos ao final do processo. São amplamente empregados na indústria química e petroquímica, onde tornam as reações mais rápidas e efetivas.

Os níveis de emissão do CO2 proveniente de processos industriais precisam ser controlados. Uma das soluções dadas para o CO2 acumulado é a sua captura em líquidos ou sólidos, impedindo que chegue à atmosfera. Outra alternativa possível, embora ainda menos explorada, é a utilização do CO2 como matéria-prima para a construção de outras moléculas.

“O CO2 é uma molécula estável. Para convertê-lo em outras substâncias é preciso o emprego de processos catalíticos. Uma das transformações mais interessantes se dá pela reação de deslocamento gás-água reversa, que é basicamente a conversão do CO2, na presença de um catalisador e gás hidrogênio, em monóxido de carbono (CO)”, explica a professora. O monóxido de carbono é uma matéria-prima para processos industriais. Porém é normalmente obtido a partir da combustão incompleta de carvão ou hidrocarbonetos oriundos do petróleo. Ele torna-se uma matéria-prima mais interessante quando obtido a partir do CO2, que pode ser considerado uma fonte renovável. “O monóxido de carbono é uma molécula mais reativa, que pode ser transformada em alguns compostos de interesse. A conversão de CO2 em CO, na presença de gás hidrogênio, forma uma mistura gasosa já conhecida da indústria, chamada gás de síntese. Esse gás também pode ser submetido a processos catalíticos para produzir moléculas com maior número de carbonos, os  hidrocarbonetos, como gasolina e diesel, cuja única origem atual é o petróleo”, conta.

Nesse sentido, a pesquisa visa procurar alternativas para se obter substâncias atualmente provenientes somente do petróleo, sobretudo de fontes renováveis. O intuito é reduzir nossa dependência dos combustíveis fósseis. “É possível chegar a importantes derivados de petróleo a partir do CO2. Atualmente focamos nossos estudos no primeiro passo,  a conversão do CO2 em CO. Uma próxima etapa é ir além, para hidrocarbonetos, aldeídos e alcoóis”, explica Liane.

Estudando o processo

Os catalisadores desenvolvidos pelo grupo de pesquisa da professora são do tipo heterogêneo, ou seja, aqueles que estão em um estado físico diferente dos reagentes e produtos, sendo, no caso dos dela, formados por nanopartículas metálicas. Para o processo de conversão do gás carbônico em monóxido de carbono, foi desenvolvido um catalisador baseado em nanopartículas de níquel, em parceria com o professor Renato Gonçalves, da USP de São Carlos. Um bom catalisador precisa, além de acelerar uma reação química, ser seletivo, ou seja, ter a capacidade de produzir a substância desejada, e inibir a formação de outras substâncias por meio de reações indesejadas.

“Parece simples converter CO2 em CO. O problema é que, quando se quer fazer isso, existem reações ‘competitivas’, que geram outras substâncias, como o metano. Catalisadores tradicionais de níquel formam mais metano do que CO, que não é interessante para a produção de hidrocarbonetos de cadeia longa. Nosso catalisador minimiza muito a produção de metano e maximiza a de CO. Conseguimos isso fazendo um catalisador em que o níquel forma nanopartículas dispersas sobre o  suporte”, explica. “Ainda precisamos investigar se o fato de termos produzido mais CO é devido ao tamanho das partículas de níquel, ou se é um efeito da sua concentração sobre o suporte.”

O objetivo desse tipo de estudo é entender melhor como o catalisador funciona para otimizar o seu desempenho. “O nosso objetivo é entender exatamente porque conseguimos esse controle na seletividade da reação, ir a fundo no conhecimento da estrutura do catalisador em um nível molecular e atômico. Não queremos simplesmente produzir um catalisador, mas esclarecer porque aquele fenômeno ocorre”, conta a docente.

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