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Se você converter CO2 em gás de síntese, obtém uma valiosa matéria-prima para a indústria química. Pesquisadores da TU Wien mostram como isso funciona mesmo em temperatura ambiente e pressão ambiente.
Qualquer pessoa que pense em CO2 provavelmente pensará rapidamente em termos como prejudicial ao clima ou produto residual. Embora o CO2 tenha estado lá por muito tempo - um puro produto residual - mais e mais processos estão sendo desenvolvidos com os quais o gás de efeito estufa pode ser convertido em matérias-primas valiosas. A química então fala de "produtos químicos de valor agregado". Um novo material que torna isso possível foi desenvolvido na Universidade de Tecnologia de Viena e recentemente apresentado na revista Communications Chemistry.
O grupo de pesquisa de Dominik Eder desenvolveu um novo material que facilita a conversão de CO2. Estes são MOCHAs - são compostos organometálicos de calcogenolato que servem como catalisadores. O resultado da conversão eletroquímica é o gás de síntese, ou syngas para abreviar, que é uma importante matéria-prima para a indústria química.
CO2 vira gás de síntese
Syngas é uma mistura de monóxido de carbono (CO), hidrogênio (H2) e outros gases e é usado como matéria-prima para outras substâncias. Um dos campos de aplicação mais importantes é a produção de fertilizantes, em que a amônia é produzida a partir do gás de síntese. No entanto, também pode ser usado para a produção de combustíveis como o diesel ou para a produção de metanol, que é usado em células de combustível. Como a extração de CO2 da atmosfera é bastante intensiva em energia, faz sentido extrair CO2 de plantas industriais. A partir daí, pode servir como matéria-prima para vários produtos químicos.
No entanto, os métodos anteriores requerem altas temperaturas e pressão, bem como catalisadores caros. Os pesquisadores vienenses, portanto, procuraram catalisadores com os quais o gás de síntese também pode ser produzido em baixas temperaturas e pressão ambiente. "Os MOCHAs funcionam de maneira diferente dos catalisadores usados até agora: em vez de calor, a eletricidade é fornecida para ativar o catalisador e iniciar a conversão de CO2 em gás de síntese", explica o líder do grupo júnior Dogukan Apaydin, responsável pelos métodos de conversão de CO2 no pesquisas de grupos de pesquisa.
MOCHAs como solucionadores de problemas
Os MOCHAs formam uma classe de materiais que foram desenvolvidos há quase 20 anos, mas ainda não encontraram nenhuma aplicação. Os materiais híbridos orgânico-inorgânicos, portanto, só ganharam popularidade nos últimos anos. Os pesquisadores da TU reconheceram o potencial dos MOCHAs como catalisadores e realizaram experimentos com eles pela primeira vez. No entanto, eles enfrentaram vários problemas: os métodos de síntese anteriores produziam apenas pequenas quantidades de produto e exigiam muito tempo. "Usando nosso método de síntese, conseguimos aumentar significativamente a quantidade de produto e reduzir a duração de 72 para cinco horas", explica Apaydin o novo processo de fabricação de MOCHAs.
Os primeiros testes mostraram que o desempenho catalítico dos MOCHAs na produção de gás de síntese a partir do CO2 é comparável aos catalisadores estabelecidos até agora. Além disso, requerem muito menos energia, pois toda a reação pode ser realizada à temperatura ambiente. Além disso, os MOCHAs provaram ser extremamente estáveis. Eles podem ser usados em diferentes solventes, em diferentes temperaturas ou em diferentes condições de pH, e mantêm sua forma mesmo após a catálise.
No entanto, existem alguns parâmetros que a equipe em torno de Dogukan Apaydin e a estudante de doutorado Hannah Rabl ainda estão pesquisando. Usar os mesmos eletrodos várias vezes para fornecer energia na forma de corrente mostra uma leve queda no desempenho. Como a conexão entre MOCHAs e eletrodos pode ser melhorada para evitar essa queda no desempenho está sendo pesquisada em experimentos de longo prazo. “Ainda estamos em um estágio inicial de inscrição”, ressalta Dogukan Apaydin. “Gosto de comparar isso com os sistemas solares, que há 30 anos eram muito mais complexos e caros de produzir do que hoje. Com a infraestrutura certa e vontade política, no entanto, os MOCHAs também podem ser amplamente utilizados no futuro na conversão de CO2 em gás de síntese e, assim, contribuir para a proteção do clima”, afirma Apaydin.
