Cientistas estão mais perto de transformar CO2 em produtos como combustíveis ou plásticos

Novo catalisador desenvolvido no Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa da USP permite obter monóxido de carbono – um importante intermediário na geração desses produtos com alto valor agregado – mesmo em condições de alta pressão

Agência FAPESP* – Um catalisador desenvolvido na Universidade de São Paulo (USP) mostrou-se capaz de transformar dióxido de carbono (CO2) em monóxido de carbono (CO) mesmo em condições de alta pressão. O CO2 é considerado um dos principais gases de efeito estufa e diversos esforços de pesquisa têm sido empreendidos para mitigar sua emissão para a atmosfera. Já o CO é um importante intermediário na geração de produtos com alto valor agregado, como combustíveis e plásticos. O êxito na transformação do gás em alta pressão é importante para fazer a integração com etapas subsequentes do processo, que vão empregar o monóxido de carbono com outros catalisadores para então gerar produtos líquidos.

O novo dispositivo, composto por níquel, zinco e carbono, é fruto de pesquisa coordenada pela professora do Instituto de Química (IQ-USP) Liane Rossi no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI), um Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE) constituído por FAPESP e Shell na Escola Politécnica (Poli-USP).

“O resultado da nossa pesquisa mostra que estamos cada vez mais próximos de produzir, por meio da catálise, derivados de petróleo, como plásticos e combustíveis”, afirma Rossi.

O trabalho foi destaque na capa do European Journal of Inorganic Chemistry. Trata-se de desdobramento de um estudo anterior, também coordenado por Rossi. Na oportunidade, os pesquisadores descobriram que um catalisador de níquel teve melhor desempenho após ser submetido a alta temperatura (800 °C), em atmosfera de CO₂ e hidrogênio (H₂) ou então de metano ou propano.

“Esse processo possibilitava um excelente catalisador para a redução de CO₂: ele gerava exclusivamente CO, sem sinal do produto menos desejável, que é o metano (CH₄)”, conta a professora.

Entretanto, os pesquisadores não obtiveram êxito ao testar esse mesmo catalisador em condições de alta pressão (entre 20 e 100 bar) para tentar adequar as condições de reação àquelas exigidas para a posterior transformação de CO em produtos líquidos.

A solução surgiu por meio de um catalisador à base de níquel, zinco e carbono desenvolvido por Nágila Maluf, doutoranda no IQ-USP e integrante da equipe coordenada por Rossi. “Essa combinação muda a forma como as moléculas interagem na superfície do catalisador, se comparado ao níquel puro”, explica a professora.

De acordo com Rossi, os catalisadores têm amplo emprego na indústria, mas também são usados no dia a dia para purificar a exaustão dos automóveis. “Os catalisadores são substâncias que promovem reações químicas entre duas ou mais moléculas. Eles podem ser, por exemplo, enzimas ou superfícies metálicas, como é o caso desse estudo. Os catalisadores em geral têm a função de acelerar a reação entre moléculas que não iriam reagir naturalmente, ou que reagiriam muito lentamente”, explica Rossi. Além disso, os catalisadores também têm a função de selecionar um caminho de reação, de modo a gerar o produto desejado.

A equipe se prepara agora para dar prosseguimento ao estudo. “O próximo passo é utilizar no mesmo reator dois catalisadores diferentes. Um deles é esse à base de níquel, zinco e carbono; o outro, à base de ferro ou cobre”, conta Rossi.

O artigo Zeolitic-Imidazolate Framework Derived Intermetallic Nickel Zinc Carbide Material as a Selective Catalyst for CO2 to CO Reduction at High Pressure pode ser lido em: https://chemistry-europe.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ejic.202100530.

* Com informações da Assessoria de Comunicação do RCGI.