Os químicos descobriram um novo, maneira mais eficiente de criar combustíveis baseados em carbono a partir do dióxido de carbono (CO2). Em reações químicas realizadas em laboratório, uma equipe da Caltech identificou um novo aditivo que ajuda a converter seletivamente o CO2 em combustíveis contendo vários átomos de carbono - um passo em direção à fabricação de combustíveis líquidos renováveis ​​que não são derivados de carvão ou petróleo.

"Os resultados foram bastante chocantes, "diz Jonas Peters, Bren Professor de Química na Caltech e diretor do Resnick Sustainability Institute, que liderou a pesquisa em colaboração com Theodor Agapie, professor de química na Caltech. "Usualmente, nesses tipos de reações com CO2, você vê muitos subprodutos como metano e hidrogênio. Nesse caso, a reação foi altamente seletiva para os combustíveis mais desejáveis ​​que contêm vários carbonos, como etileno, etanol, e propanol. Vimos uma conversão de 80 por cento para esses produtos de combustível multicarbono, com apenas 20 por cento ou mais indo para hidrogênio e metano. "

Combustíveis com vários átomos de carbono são mais desejáveis ​​porque tendem a ser líquidos - e os combustíveis líquidos armazenam mais energia por volume do que os gasosos. Por exemplo, propanol, que é líquido e contém três átomos de carbono, armazena mais energia do que metano, que é um gás e tem apenas um átomo de carbono.

O objetivo de químicos como Peters, Agapie, e seus colegas que trabalham no Joint Center for Artificial Photosynthesis (JCAP), um Centro de Inovação em Energia do Departamento de Energia dos EUA (DOE), é criar artificialmente combustíveis de transporte líquido com vários carbonos usando os ingredientes amplamente disponíveis da luz solar, agua, e CO2. A nova pesquisa, publicado em 21 de julho no ACS Central Science , e financiado pelo JCAP, é um passo em direção a esse objetivo.

A pesquisa do estudo foi conduzida pelos acadêmicos de pós-doutorado do Caltech Ruud Kortlever e Hsiang-Yun Chen e o ex-pós-doutorado Zhiji Han.

Para encontrar a combinação ideal para fazer os combustíveis multicarbono, a equipe experimentou uma mistura de diferentes produtos químicos no laboratório. Eles usaram uma solução aquosa e um eletrodo de cobre, que servia como catalisador e fonte de energia no lugar do sol. O grupo adicionou CO2 à solução, bem como uma classe de moléculas orgânicas chamadas arilpiridínios N-substituídos, que formou um depósito muito fino no eletrodo. Este filme, por razões que ainda não foram compreendidas, melhorou dramaticamente a reação de fabricação de combustível, produzindo seletivamente os produtos químicos desejáveis ​​de etanol, etileno, e propanol.

"É fácil fazer hidrogênio nessas condições, então geralmente vemos muito disso, "diz Agapie." Mas queremos desfavorecer a produção de hidrogênio e favorecer os combustíveis líquidos de alta densidade energética com ligações carbono-carbono, que é exatamente o que obtemos em nossos experimentos. "

O próximo passo é descobrir como os aditivos estão melhorando a reação. Os pesquisadores também planejam testar aditivos semelhantes para ver se eles podem melhorar ainda mais a seletividade para os combustíveis desejados. Em última análise, esta informação pode ajudar a levar a combustíveis alternativos feitos de forma eficiente a partir da luz solar, CO2, e água - em vez de óleo.

"A natureza armazenou energia solar na forma de petróleo por um longo período da história da Terra por meio de um processo que leva milhões de anos, "diz Peters." Os químicos gostariam de descobrir como fazer isso muito mais rápido. "