Combustível de resíduos? É possível. Mas até agora, a conversão de resíduos orgânicos em combustível não tem sido economicamente viável. São necessárias temperaturas excessivamente altas e muita energia. Usando um novo conceito de catalisador, pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) conseguiram agora reduzir significativamente os requisitos de temperatura e energia de uma etapa fundamental do processo químico. O truque:a reação ocorre em espaços muito confinados dentro dos cristais de zeólita.

Cada vez mais eletricidade é produzida descentralizadamente usando o vento, usinas hidrelétricas e solares. "Portanto, faz sentido descentralizar a produção de produtos químicos, também, "pensa o Prof. Johannes Lercher, que chefia a cadeira de Química Técnica II na TU Munique. "Teoricamente, qualquer município poderia produzir seu próprio combustível ou fertilizante. "

A data, isso não foi possível porque os processos químicos requerem uma grande quantidade de energia - mais do que as fontes de energia renováveis ​​locais podem fornecer. “Procuramos, assim, encontrar novos processos para lançar as bases para a produção distribuída de produtos químicos, que pode ser alimentado com fontes de energia renováveis, "explica o químico, que também é Diretor do Instituto Americano de Catálise Integrada no Pacific Northwest National Laboratory.

Sua equipe já cumpriu um pré-requisito para uma reviravolta na produção de produtos químicos:no laboratório, os cientistas demonstraram que a temperatura necessária para quebrar as ligações carbono-oxigênio em solução aquosa ácida pode ser drasticamente reduzida usando cristais de zeólita. O processo também correu muito mais rápido do que sem os catalisadores de zeólita.

Natureza como modelo

A natureza foi a referência para o desenvolvimento do novo processo. Em sistemas biológicos, enzimas com pequenas bolsas em sua superfície aceleram os processos químicos.

"Pensamos em como poderíamos aplicar essas funções biológicas à química orgânica, "explica Lercher." Ao procurar catalisadores adequados que aceleram a reação, nós tropeçamos em zeólitas - cristais com pequenas cavidades em que as reações ocorrem sob condições apertadas comparáveis ​​àquelas em bolsões de enzimas. "

Íons de hidrônio encurralados

Mas, quartos apertados realmente aumentam a reatividade? Para responder a esta pergunta, A equipe de Lercher comparou as reações de compostos de carbono com ácidos em um béquer com as mesmas reações em zeólitas. O resultado:nas cavidades de cristal, onde as moléculas reagentes, por exemplo, álcoois, encontram os íons hidrônio dos ácidos, as reações ocorrem até 100 vezes mais rápido e em temperaturas pouco acima de 100 ° C.

"Nossos experimentos demonstram que zeólitas como catalisadores são igualmente eficazes como enzimas:ambos reduzem significativamente os níveis de energia exigidos pelas reações, "relata Lercher." Quanto menor for a cavidade, quanto maior o efeito catalítico. Alcançamos os melhores resultados com diâmetros muito abaixo de um nanômetro. "

Lagartixas, cera e zeólitas

Mas por que os espaços apertados promovem a reatividade das moléculas? “A força que melhora o caminho da reação é a mesma que faz a cera grudar na mesa e permite que as lagartixas andem no teto, "responde Lercher." Quanto mais pontos de contato houver entre duas superfícies, quanto maior a adesão. Em nossos experimentos, as moléculas orgânicas, que estão em uma solução aquosa, são literalmente atraídos pelos poros nas zeólitas. "

Assim, os íons de hidrônio dentro das cavidades têm uma probabilidade significativamente maior de colidir com um parceiro de reação do que aqueles de fora. O resultado é uma reação química catalisada por ácido que ocorre mais rapidamente e com menor entrada de energia.

Do lixo ao combustível

Quando eles entram em contato com íons de hidrônio, moléculas orgânicas, como álcoois, perdem oxigênio. Isso torna o processo adequado para converter o bio-óleo obtido de resíduos orgânicos em combustível.

Vai levar algum tempo, claro, antes que o novo processo seja implantado em campo. "Ainda estamos trabalhando nos fundamentos, "enfatiza Lercher." Esperamos usá-los para criar as condições necessárias para novos, processos descentralizados de produção química que não requerem mais instalações em grande escala. "