Representação do processo pelo qual os sais de formato atuam como catalisadores ativos e seletivos para a hidrossililação de CO2. Crédito:ACS Sustainable Chem. Eng.
Pesquisadores no Japão apresentaram um catalisador orgânico para dióxido de carbono (CO 2 ) redução que é barata, prontamente disponíveis e recicláveis. Como o nível de atividade catalítica pode ser ajustado pelas condições do solvente, suas descobertas podem abrir muitas novas direções para a conversão de CO 2 a compostos orgânicos industrialmente úteis.
Sustentabilidade é um objetivo fundamental no desenvolvimento de catalisadores de próxima geração para CO 2 redução. Uma abordagem promissora é uma reação chamada hidrossililação de CO 2 . Contudo, a maioria dos catalisadores desenvolvidos até o momento para esta finalidade têm a desvantagem de conter metais que são caros, não amplamente disponíveis e potencialmente prejudiciais ao meio ambiente.
Agora, cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) e do Centro de Pesquisa de Energia Renovável do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Industrial Avançada (AIST) do Japão demonstraram a possibilidade de usar um material totalmente reciclável, catalisador sem metal.
Ao comparar o quão bem diferentes catalisadores orgânicos podem alcançar hidrossililação de CO 2 , a equipe identificou um que superou todos os outros em termos de seletividade e rendimento. Este catalisador, chamado formato de tetrabutilamônio (TBA), alcançou 99 por cento de seletividade e produziu o produto formato desejado com um rendimento de 98 por cento. A reação ocorreu rapidamente (dentro de 24 horas) e sob condições moderadas, a uma temperatura de 60 ° C.
Notavelmente, o catalisador tem um número de rotatividade de até 1.800, que é mais do que uma ordem de magnitude maior do que os resultados anteriores.
Em 2015, O líder da equipe Ken Motokura, do Departamento de Ciência Química e Engenharia da Tokyo Tech, e seus colegas descobriram que os sais de formiato apresentam atividade catalítica promissora. Foi essa dica que serviu de base para o estudo atual. Motokura explica:"Embora esperássemos que os sais de formiato exibissem boa atividade catalítica, O formato TBA mostrou uma seletividade muito maior, estabilidade e atividade que superaram nossas expectativas. "
No estudo atual, os pesquisadores descobriram que o catalisador pode ser reutilizado usando tolueno como solvente. Eles mostraram que solventes básicos de Lewis, como N-metilpirrolidona (NMP) e dimetilsulfóxido (DMSO), podem acelerar a reação, o que significa que o sistema catalítico é ajustável.
No geral, as descobertas - publicadas na edição online da revista Química e Engenharia Sustentáveis da ACS —Oferecer um novo, caminho ambientalmente correto para reduzir o CO 2 ao mesmo tempo que produz produtos de formato industrialmente importantes.
O formato de silil pode ser facilmente convertido em ácido fórmico, que pode servir como um importante transportador de hidrogênio, por exemplo, em células de combustível. A alta reatividade do formato de silil permite sua conversão em intermediários para a preparação de compostos orgânicos, como ácidos carboxílicos, amidas e álcoois.
"Esta técnica de transformação eficiente de CO 2 para formato de silil expandirá as possibilidades de CO 2 utilização como matéria-prima química, "Motokura diz.
