Eletrossíntese sustentável permite produzir aminas diretamente do nitrogênio do ar

Pesquisa abre caminho para produção de insumos químicos amplamente utilizados na indústria, como em medicamentos e cosméticos, nos quais atuam como ingredientes ativos ou estabilizantes

Agência FAPESP * – Uma estratégia eletroquímica capaz de produzir aminas diretamente a partir do nitrogênio molecular (N₂) foi demonstrada por pesquisadores ligados ao Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais (CDMF), um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPID) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). O método pode abrir caminho para rotas mais sustentáveis de produção de insumos químicos amplamente utilizados na indústria.

As aminas são um grupo funcional caracterizado pela presença de um átomo de nitrogênio ligado a um ou mais grupos alquila ou arila (anel aromático). Derivadas da amônia, elas desempenham papéis cruciais tanto em sistemas biológicos quanto em diversas aplicações industriais. No cotidiano, elas podem ser encontradas em produtos comuns, como medicamentos e cosméticos, nos quais atuam como ingredientes ativos ou estabilizantes.

A produção de aminas costuma depender de processos químicos complexos, muitas vezes baseados em intermediários derivados de combustíveis fósseis ou em etapas energeticamente intensivas.

O novo método foi desenvolvido por cientistas da UFSCar em colaboração com pesquisadores da University of Bath, no Reino Unido, e descrito em artigo publicado na ACS Electrochemistry.

A pesquisa mostra que é possível sintetizar isopropilamina e diisopropilamina – compostos importantes na síntese química e em aplicações industriais – utilizando nitrogênio gasoso e acetona em um processo eletroquímico realizado em solução aquosa e em condições ambientais.

Os pesquisadores demonstraram que a reação pode ocorrer diretamente em um sistema eletroquímico, no qual o nitrogênio é ativado em um eletrodo modificado com dissulfeto de molibdênio. Esse material atua como catalisador, facilitando a formação de ligações carbono-nitrogênio e permitindo a conversão do nitrogênio molecular em moléculas orgânicas nitrogenadas.

Os experimentos indicaram que o processo pode gerar quantidades detectáveis de isopropilamina e diisopropilamina a partir da combinação de nitrogênio e acetona sob aplicação de potencial elétrico.

Eletrificação da síntese química

Uma das principais vantagens da abordagem é que a reação ocorre em temperatura ambiente, pressão atmosférica e meio aquoso. Em princípio, isso permitiria alimentar o processo com eletricidade proveniente de fontes renováveis, como solar ou eólica.

Além disso, a estratégia evita etapas intermediárias comuns na indústria química, como a produção prévia de amônia ou o uso de hidrogênio molecular, o que pode simplificar a cadeia de síntese.

Segundo os autores, embora as taxas de produção ainda sejam relativamente baixas, o trabalho demonstra a viabilidade de um conceito promissor: produzir diretamente moléculas orgânicas contendo nitrogênio a partir do N₂ por meio de eletrossíntese. De acordo com eles, melhorias no desenho do catalisador, na estrutura dos eletrodos e nas condições de reação podem aumentar significativamente a eficiência do processo.

O estudo integra esforços internacionais para desenvolver rotas químicas mais limpas e alinhadas à transição energética, com o objetivo de transformar moléculas abundantes em produtos de maior valor agregado usando eletricidade.

O artigo Sustainable electrosynthesis of propylamines through nitrogen reduction on a MoS₂ catalyst pode ser lido em: pubs.acs.org/doi/10.1021/acselectrochem.5c00490.

* Com informações do CDMF.