esmo submetido a alta pressão, um novo catalisador a  base de na­quel, zinco e carbono conseguiu transformar dia³xido de carbono (CO2), um dos principais gases de efeito estufa (GEE), em mona³xido de carbono (CO), um importante intermediário para gerar produtos de valor agregado. “O resultado da nossa pesquisa mostra que estamos cada vez mais pra³ximos de produzir, por meio da cata¡lise, derivados de petra³leo, como pla¡sticos e combusta­veis”, comemora Liane Rossi, professora do Instituto de Quí­mica (IQ) da USP e coordenadora do estudo realizado no a¢mbito do Fapesp Shell Research Centre for Gas Innovation (RCGI).

Recentemente, a pesquisa mereceu destaque em duas publicações estrangeiras. Uma delas éa revista cienta­fica European Journal of Inorganic Chemistry (Eur JIC) que na edição de novembro passado concedeu capa ao artigo Zeolitic-Imidazolate Framework Derived Intermetallic Nickel Zinc Carbide Material as a Selective Catalyst for CO2 to CO Reduction at High Pressure, assinado pela equipe de pesquisadores da USP. Voltado ao paºblico em geral e não apenas acadaªmico, o site ChemistryViews também repercutiu a nota­cia.

O trabalho publicado éum desdobramento de um estudo anterior, coordenado pela professora. Na oportunidade, os pesquisadores descobriram que um catalisador de na­quel teve melhor desempenho após ser submetido a alta temperatura (800 graus Celsius), em atmosfera de CO2 e hidrogaªnio (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 éo metano (CH4)”, aponta Liane. O resultado foi publicado no Journal of the American Chemical Society, em mara§o do ano passado.

Entretanto, os pesquisadores não obtiveram aªxito ao testar esse mesmo catalisador em condições de alta pressão (entre 20 e 100 bar) para tentar adequar as condições de reação a quelas exigidas para a posterior transformação de CO em produtos la­quidos. “Quando forçamos as condições para maiores pressaµes percebemos que além de CO era também produzido muito metano”, comenta Liane. “E isso éum problema porque quera­amos obter apenas o CO: por ser mais reativo, ele écapaz de formar la­quidos de longas cadeias de carbono e hidrogaªnio e, desta forma, gerar produtos de valor agregado. O metano, ao contra¡rio, não tem a mesma facilidade de se transformar em produtos la­quidos.”

A solução surgiu por meio de um catalisador a  base de na­quel, zinco e carbono desenvolvido por Na¡gila Maluf, doutoranda no IQ e integrante da equipe de pesquisadores coordenada pela professora Liane. “Essa combinação muda a forma como as moléculas interagem nasuperfÍcie do catalisador, se comparado ao na­quel puro”, observa. Os experimentos aconteceram em dois grupos de pesquisa do IQ: o Laborata³rio de Nanomateriais e Cata¡lise, coordenado por Liane, e o Laborata³rio de Carbono Sustenta¡vel, coordenado pelo professor Pedro Vidinha, coautor do trabalho. Da fase de testes também participaram o Instituto de Fa­sica de Sa£o Carlos (IFSC) da USP e o Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), dos Estados Unidos.

De acordo com a pesquisadora, os catalisadores tem amplo emprego na indaºstria, mas também são usados no dia a dia para purificar a exaustão dos automa³veis. “Os catalisadores são substâncias que promovem reações químicas entre duas ou mais molanãculas. Eles podem ser, por exemplo, enzimas ousuperfÍcies meta¡licas, como éo caso desse estudo. Os catalisadores em geral tem a função de acelerar a reação entre moléculas que não iriam reagir naturalmente, ou que reagiriam apenas muito lentamente”, explica.

Além disso, os catalisadores também tem a função de selecionar um caminho de reação, ou seja, direcionar a reação para fornecer o produto desejado. “As molanãculas, ao serem submetidas ao catalisador em determinada temperatura, se ligam a ele e sofrem um processo que envolve a quebra e a formação de novas ligações químicas, possibilitando que novos compostos sejam formados e assim abandonem o catalisador”, relata Liane. “As reações entre gases também podem ser beneficiadas pelo aumento da pressão, como no experimento que estamos fazendo. Isso porque os processos já conhecidos para transformar CO em la­quidos, como a¡lcoois, hidrocarbonetos ou olefinas, ocorrem em reatores pressurizados.”

De acordo com a professora, o aªxito na etapa de transformação do CO2 em CO em alta pressão éimportante justamente para fazer a integração com etapas subsequentes, que va£o empregar esse produto intermediário (CO) com outros catalisadores para então gerar os produtos la­quidos. “Quanto mais semelhantes as condições de operação das duas etapas, melhor para o processo, pois podemos avaliar o uso de dois catalisadores em um mesmo reator. De qualquer forma, para que esse processo seja via¡vel do ponto de vista comercial precisamos utilizar a alta pressão”, aponta Liane.

A equipe de pesquisadores se prepara agora para dar prosseguimento ao estudo. “O pra³ximo passo éutilizar no mesmo reator dois catalisadores diferentes. Um deles éesse a  base de na­quel, zinco e carbono; o outro, a  base de ferro ou cobre”, conta a professora. De acordo com Liane, esse segundo catalisador deve favorecer a reação entre as moléculas de CO e H2 para produzir a¡lcoois ou hidrocarbonetos, que são os produtos de valor agregado. “Isso vai ser possí­vel por meio da sa­ntese Fischer-Tropsch, processo descoberto na década de 1920 capaz de produzir combusta­veis sintanãticos, mas que nunca decolou para uso industrial, devido a  concorraªncia com os produtos mais baratos obtidos diretamente do petra³leo. Agora, com o aquecimento global e um interesse mundial em processos de mitigação das emissaµes de CO2, a história pode ser diferente.”