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TRANSFORMANDO GÁS DE EFEITO ESTUFA EM GASOLINA

TRANSFORMANDO GÁS DE EFEITO ESTUFA EM GASOLINA

Edição Vol. 4, N. 3, 13 de Dezembro de 2016

DOI: http://dx.doi.org/10.15729/nanocellnews.2016.12.13.002

Sabe aquela velha teoria da conspiração de que as grandes petrolíferas não permitem a troca dos combustíveis fósseis para produção de gasolina e outros compostos causadores do efeito estufa por outros compostos verdes menos poluentes ou mesmo por combustíveis totalmente “limpos” como a célula de Hidrogênio? E isso pela simples questão dos trilhões de dólares envolvidos nessas transações? Pois é, mais uma inovação da ciência básica _ olha a ciência básica transformando a tecnologia aplicada novamente _ confirma a possibilidade de transformar o gás CO2, causador do efeito estufa, em gasolina!!! Isso eliminaria por completo os argumentos das petrolíferas, já que toda sua cadeia de produção, distribuição e armazenamento continuariam a ser utilizadas do mesmo jeito…

Cientistas do MIT desenvolveram um novo material catalisador que fornece princípios de design para a produção de combustíveis a partir de emissões de dióxido de carbono. Os resultados sugerem uma rota para usar a infra-estrutura existente no mundo para armazenamento e distribuição de combustível, sem adicionar emissões líquidas de efeito estufa para a atmosfera.

O novo catalisador leva o processo apenas através de sua primeira fase – a conversão de dióxido de carbono (CO2) para monóxido de carbono (CO), explica o professor assistente de química Dr. Yogesh Surendranath, pesquisador sênior em um novo estudo que descreve o avanço (1). Mas isso é apenas um passo chave inicial para a conversão de CO2 para outros produtos químicos, incluindo combustíveis, diz ele; Já existem métodos estabelecidos para converter CO e hidrogênio para uma variedade de combustíveis líquidos e outros produtos (1).

O problema na conversão de CO2 é como convertê-lo seletivamente.

Embora esta molécula básica possa formar a base de virtualmente qualquer química baseada em carbono, a parte complicada é criar um sistema no qual o CO2 se converta de forma consistente em um único produto final que pode então ser posteriormente processado no material desejado. O novo sistema desenvolvido fornece exatamente esse tipo de caminho de conversão seletivo e específico – e, de fato, uma série de caminhos possíveis. E se o hidrogênio e o CO forem produzidos usando energia solar ou eólica, todo o processo poderia ser neutro em carbono.

CONVERSÃO AJUSTÁVEL

O que se deseja é um catalisador ajustável, e isso é exatamente o que esta equipe desenvolveu, sob a forma de um material eletrodo de prata altamente poroso. Dependendo da formulação exata deste material é possível projetar variações deste catalisador onde cada um pode ser projetado para uma aplicação diferente.

Os pesquisadores descobriram que, ajustando as dimensões dos poros do material, poderiam obter o sistema para produzir a proporção desejada de CO no produto final (1).

A maior parte dos esforços para “ajustar” a seletividade dos catalisadores de prata para a produção de CO concentrou-se na variação química da superfície do sítio ativo (Figura 1). No entanto, com esta formulação, um material chamado de prata opala inversa, é a estrutura em poros do material que determina o efeito. O que eles descobriram é, na verdade, muito simples, e é nisso que reside a genialidade dessa produção. Você pode ajustar as dimensões dos poros para ajustar a seletividade e a atividade do catalisador, sem modificar a química da superfície do sítio ativo (1).

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Figura 1: Um material catalisador à base de prata com uma estrutura porosa em forma de favo de mel, desenvolvida por uma equipe do MIT, pode transformar seletivamente dióxido de carbono (CO2) em monóxido de carbono (CO) Fonte: (1).

ESTRUTURA EM FAVO DE MEL

O material poroso pode ser feito por deposição de minúsculas esferas de poliestireno num substrato de eletrodo condutor, depois por eletrodeposição de prata sobre a superfície, depois dissolvendo as esferas, deixando poros cujo tamanho é determinado pelo das esferas originais. Por causa do modo como as esferas se organizam naturalmente quando embaladas juntas, este método produz uma estrutura semelhante a um favo de mel de células hexagonais.

Acontece que a variação da espessura deste catalisador poroso produz um duplo efeito: À medida que o opala poroso inverso se torna mais espesso, o catalisador promove mais fortemente a produção de CO a partir de CO2 até três vezes, ao mesmo tempo que suprime uma reação alternativa, a produção de H2 (hidrogênio gasoso), em até dez vezes. Usando este efeito combinado, a produção de CO pode ser facilmente variada para compor de 5 a 85% da produção da reação (1). Os resultados do estudo fornecem ideias fundamentais que podem ser aplicáveis ao projeto de outros materiais catalisadores para a produção de combustível a partir de CO2.

Este avanço representa apenas um passo na conversão do dióxido de carbono em combustíveis utilizáveis, e a demonstração inicial é apenas uma em pequena escala laboratorial. Assim, ainda falta muito trabalho para que isto se transforme em uma estratégia prática para fabricar combustíveis para uso em transporte. Mas, como a seletividade e a eficiência desta etapa de conversão inicial colocam um limite superior na eficiência geral da produção de combustível a partir do CO2, em termos técnicos, o trabalho fornece insights fundamentais sobre como desenhar tecnologias neutras em carbono para a substituição dos combustíveis fósseis existentes – ainda sendo capaz de usar toda a infra-estrutura existente de postos de gasolina, veículos de entrega e tanques de armazenamento.

Em última análise, as plantas de conversão poderiam ser conectadas diretamente ao fluxo de emissões das usinas de combustível fóssil, por exemplo, para transformar o CO2 em combustível em vez de liberá-lo para a atmosfera. É para se ter otimismo mesmo já que o processo pode ser desenvolvido com sucesso. Se assim for, isso poderia representar “o fechamento do ciclo de carbono antropogênico”, através do uso de eletricidade renovável para transformar as emissões de gases de efeito estufa em combustível.

Na sua essência, o processo líquido faria a mesma coisa que as plantas e as cianobactérias fizeram na Terra há milhões de anos para produzir combustíveis fósseis: tirar dióxido de carbono do ar e convertê-lo em moléculas mais complexas. Mas neste caso, em vez de acontecer ao longo de milênios, o processo precisa ser replicado muito rapidamente em um laboratório ou fábrica. É a mesma coisa que foi obtida com esses combustíveis em primeiro lugar, mas é preciso fazê-lo com maior rapidez e de maneira mais eficiente do que a fotossíntese natural.

Este artigo poderia ter grandes impactos na ciência básica de reações importantes para produzir combustíveis. Recentemente, muitos trabalhos apenas focam no lado da aplicação e, assim, têm uma menor contribuição sobre a ciência básica. No entanto, este trabalho parece tentar contribuir para esta importante questão da ciência a partir do básico. Por isso, esta pesquisa tem alto valor. Então, senhores políticos, atentem-se ao que os cientistas dizem, essa é a energia para a transformação de um país para uma nação. Palavra de cientista.

Fonte: David L. Chandler, MIT News

Referência

1.Yoon Y, Hall AS, Surendranath Y. Tuning of Silver Catalyst Mesostructure Promotes Selective Carbon Dioxide Conversion into Fuels. Angewandte Chemie. 2016;55(49):15282-6.

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