Cientistas de Yale deram um próximo passo crítico na criação de um processo escalável para remover dióxido de carbono ( CO2 ) do ar e “recirculá-lo” como um combustível renovável.

Em um novo estudo publicado na revista Nature Nanotechnology , o químico de Yale Hailiang Wang e seus colegas descrevem sua mais recente descoberta na criação de metanol — um combustível líquido amplamente utilizado para motores de combustão interna e outros — a partir de emissões industriais de CO2 , um dos principais gases de efeito estufa que contribuem para as mudanças climáticas.

O processo pode ter aplicações de longo alcance em toda a indústria.

“Esta é uma nova estratégia que leva a redução de CO2 em metanol a um novo nível”, disse Wang, professor de química na Faculdade de Artes e Ciências de Yale e autor principal do novo estudo. Wang também é membro do Yale Energy Sciences Institute e do Yale Center for Natural Carbon Capture.

Transformar CO2 em metanol é uma reação química de duas etapas. Primeiro, o CO2 reage com um catalisador para se tornar monóxido de carbono ( CO ). O CO então passa por uma reação catalítica para se tornar metanol.

O processo anterior mais eficaz — também desenvolvido no laboratório de Wang — apresentou um único catalisador feito de moléculas de tetraaminoftalocianina de cobalto suportadas em nanotubos de carbono. Mas as duas etapas de reação têm uma incompatibilidade neste catalisador de sítio único: a conversão de CO2 em CO não é tão eficiente ou seletiva, o que representa um desafio para cientistas que tentam elaborar um processo robusto que possa ser ampliado para uso industrial.

“Ter apenas um tipo de sítio catalítico não era o ideal para ambas as etapas da reação”, disse Jing Li, um associado de pós-doutorado no laboratório de Wang e primeiro autor do novo estudo. “Para evitar essa troca, agora projetamos um catalisador 'dois em um'.”

O novo processo começa com um sítio de tetrametoxiftalocianina de níquel para a conversão de CO2  em CO . O CO recém-formado então migra para um sítio de cobalto — cientistas de catálise se referem a isso como “spillover” — para completar a redução em metanol.

“Nosso trabalho oferece uma solução potencialmente escalável para reduzir as pegadas de carbono e acelerar a transição para uma energia mais limpa”, disse Conor Rooney, ex-aluno de doutorado no laboratório de Wang e coautor do novo estudo.

Rooney é fundador da Oxylus Energy, uma empresa que trabalha com parceiros da indústria para converter resíduos de carbono em combustível líquido de metanol, com base em pesquisas do laboratório Wang.

Outros coautores de Yale incluem Seonjeong Cheon, Yuanzuo Gao, Bo Shang, Huan Li, Longtao Ren e Shize Yang. Yang é diretor da instalação central de microscopia eletrônica corrigida de aberrações de Yale, um laboratório abrangente de microscopia eletrônica e espectroscopia com foco em pesquisa de ciência de materiais.

O estudo é uma colaboração com Quansong Zhu e Robert Baker da Ohio State University, que forneceram evidências experimentais para o transbordamento de CO do local de níquel para o local de cobalto. Outros colaboradores do estudo incluem Alvin Chang e Zhenxing Feng da Oregon State University e Huan Li, Zhan Jiang e Yongye Liang da Southern University of Science and Technology.

A pesquisa foi financiada, em parte, pelo Centro de Captura Natural de Carbono de Yale e pela Fundação Nacional de Ciências