Pesquisadores desenvolvem novo processo para converter gás carbônico em metanol

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Processo foi obtido através de um catalisador feito com óxido de titânio e óxido de rênio e apresentou resultados promissores

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Fotomontagem: Jornal da USP/USP Imagens

Um catalisador feito com óxido de titânio e óxido de rênio apresentou ótimos resultados para a conversão de dióxido de carbono (CO2) em metanol, indica um estudo publicado em setembro no Journal of CO2 Utilization. Desenvolvida no âmbito de um projeto do Fapesp Shell Research Centre for Gas Innovation (RCGI), a pesquisa registrou uma seletividade para metanol de 98% e uma conversão de quase 20% do CO2. Ou seja, 20% do dióxido de carbono utilizado no processo foi transformado em metanol (CH3OH), em uma reação química com hidrogênio (H2), chamada hidrogenação, sem o uso de nenhum outro aditivo.

“Esse é considerado um dos melhores resultados da literatura”, afirma Pedro Vidinha, professor do Departamento de Química Fundamental do Instituto de Química (IQ) da USP, que foi coautor do artigo Selective CO2 hydrogenation into methanol in a supercritical flow process. O pesquisador atua em um grupo do RCGI que busca gerar produtos de valor a partir do dióxido de carbono, importante gás de efeito estufa. O catalisador foi desenvolvido em laboratório no âmbito de um trabalho da doutoranda Maitê Lippel Gothe, com orientação de Pedro Vidinha.

“Essa combinação de titânio e rênio foi extremamente feliz pois gerou uma superfície capaz de ligar o CO2 e o hidrogênio e de promover a sua reação em metanol”, explica Vidinha. O CO2 é uma molécula bastante estável e, para quebrar as ligações entre o carbono e o oxigênio, é preciso usar energia. “Só que a energia normalmente necessária para isso é extremamente alta. Usamos um catalisador a fim de baixar a energia exigida para fazer essa quebra”, explica.

Segundo os pesquisadores, 20% do dióxido de carbono utilizado no processo foi transformado em metanol (CH3OH), em uma reação química com hidrogênio (H2), chamada hidrogenação, sem o uso de nenhum outro aditivo.

Nesse processo, foi fundamental conduzir a reação a uma pressão bastante superior à pressão atmosférica. Do contrário, a mistura de CO2 e hidrogênio, com aquecimento, acabaria não produzindo metanol, mas apenas monóxido de carbono (CO). Após experimentos, os pesquisadores chegaram à conclusão que o melhor comportamento do catalisador para a finalidade que desejavam (a produção de metanol) se dava a uma pressão de 100 bar e temperatura de 200 graus Celsius (C), em uma proporção de uma molécula de CO2 para cada quatro moléculas de hidrogênio. “As condições de temperatura e pressão usadas parecem altas, mas podem ser facilmente obtidas em processos industriais.”

Outro produto que costuma resultar da mistura de CO2 e hidrogênio é o metano, que também é um gás de efeito estufa e, portanto, indesejado como consequência. E, por isso, os pesquisadores comemoraram a alta seletividade ao metanol de 98% obtida com o catalisador desenvolvido. Essa alta seletividade demonstra que, pelo processo em fluxo desenvolvido, a reação química percorreu praticamente um caminho só, tendo como resultado o metanol.

Líquido incolor, o metanol pode ser utilizado como combustível ou como aditivo para gasolina, mas seu principal uso atualmente se dá como solvente ou como matéria-prima de outros produtos industriais. “Estamos tentando evoluir o nosso projeto para desenvolver produtos cada vez melhores, de modo que o CO2 emitido para a atmosfera consiga ter um ciclo diferente do natural, ou seja, um ciclo no fundo industrial”, afirma. “Como se fosse um ciclo de regeneração do CO2 antropogênico.”

Agora, segundo ele, o grupo está na fase de tentar compreender como e por que, no nível molecular, eles alcançaram um resultado tão bom. “Fizemos uma coisa boa, mas agora temos de explicar como chegamos lá. É um processo longo, as técnicas são bastante sofisticadas.” O próximo passo dentro do grupo do RCGI, diz Pedro Vidinha, será tentar produzir etanol a partir do dióxido de carbono.

“Se nós já conseguimos chegar ao metanol, que tem um carbono [na sua estrutura química], será que conseguimos utilizar uma estratégia similar para chegar ao etanol, que tem dois carbonos, e por isso tem mais valor?”. De acordo com o professor, seria um etanol de 3ª geração, que se beneficiaria de uma plataforma enérgica já montada, para um produto já muito conhecido dos brasileiros.

Uma ideia é que as próprias usinas que fazem etanol a partir da cana de açúcar possam aproveitar o dióxido de carbono emitido no processo de produção para transformá-lo em compostos de interesse comercial, como metanol e etanol – obtendo um produto a mais para vender, e com benefícios ambientais, pois o CO2 deixaria de ser lançado na atmosfera.

Mais do que desenvolver processos de transformação do CO2, o grande desafio dessas tecnologias está na obtenção do hidrogênio usado para promover as reações químicas de hidrogenação, pois boa parte deste gás ainda vem dos combustíveis fósseis. “O Brasil tem condições excepcionais de produzir hidrogênio a partir da água, usando para isso eletricidade de fontes renováveis, com uma energia limpa, tipo eólica, hídrica ou solar, para que esse processo seja de fato viável. Há um potencial enorme nessa área.”


Fonte: Jornal USP

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