Modelo ball-and-stick de dióxido de carbono. Crédito:Wikipedia
Pesquisadores da North Carolina State University aumentaram significativamente a eficiência de duas técnicas, para dividir a água para criar gás hidrogênio e dividir o dióxido de carbono (CO 2 ) para criar monóxido de carbono (CO). Os produtos são matéria-prima valiosa para aplicações de energia limpa e fabricação de produtos químicos.
O processo de divisão da água converte com sucesso 90 por cento da água em gás hidrogênio, enquanto o CO 2 - o processo de divisão converte mais de 98 por cento do CO 2 em CO. Além disso, o processo também usa o oxigênio resultante para converter metano em gás de síntese, que é em si uma matéria-prima usada para fazer combustíveis e outros produtos.
"Esses avanços são possibilitados por materiais que projetamos especificamente para ter as propriedades termodinâmicas desejadas para cada processo, "diz Fanxing Li, um professor associado de engenharia química e biomolecular na NC State que é autor correspondente de dois artigos sobre o trabalho. "Essas propriedades não haviam sido relatadas antes, a menos que você usasse materiais de terras raras."
Para o CO 2 - processo de divisão, os pesquisadores desenvolveram um nanocompósito de ferrita de estrôncio disperso em uma matriz quimicamente inerte de óxido de cálcio ou óxido de manganês. Como CO 2 é executado sobre um leito compactado de partículas compostas do nanocompósito, o material nanocompósito divide o CO 2 e captura um dos átomos de oxigênio. Isso reduz o CO 2 , deixando apenas CO para trás.
"CO anterior 2 técnicas de conversão não têm sido muito eficientes, convertendo bem abaixo de 90 por cento do CO 2 em CO, "Li diz." Alcançamos taxas de conversão de até 99%.
"E o CO é valioso porque pode ser usado para fazer uma variedade de produtos químicos, incluindo tudo, desde polímeros a ácido acético, "Li diz.
Enquanto isso, o oxigênio capturado durante o CO 2 -processo de divisão é combinado com metano e convertido em gás de síntese usando energia solar.
Para o processo de divisão da água, os pesquisadores criaram partículas de óxido de manganês de bário dopadas com ferro. Além da diferença de materiais, o processo é notavelmente semelhante. À medida que a água - na forma de vapor - corre sobre um leito de partículas, o óxido de manganês de bário dopado com ferro divide as moléculas de água e captura os átomos de oxigênio. Isso deixa para trás o gás hidrogênio puro.
"Nossa conversão aqui é de 90 por cento, que se compara muito favoravelmente com outras técnicas - que muitas vezes estão na faixa de 10-20 por cento, "diz Vasudev Haribal, um Ph.D. estudante da NC State e autor principal do artigo sobre o trabalho de divisão da água.
O oxigênio capturado durante o processo de separação da água é usado para fazer gás de síntese, usando a mesma técnica usada no CO 2 - processo de divisão.
"Achamos que esses materiais e processos representam avanços significativos, "Li diz." Eles usam materiais relativamente baratos para extrair eficientemente matéria-prima valiosa de recursos que estão prontamente disponíveis (no caso da água) ou são na verdade gases de efeito estufa (no caso do CO 2 e metano).
“Agora estamos trabalhando no desenvolvimento de materiais ainda mais eficientes, "Li diz." E estamos abertos para trabalhar com grupos externos interessados em expandir esses processos para a manufatura. "
O CO 2 - papel dividido, "Perovskite Nanocomposites as Effective CO 2 -Dividindo Agentes em um Esquema Redox Cíclico, "é publicado na revista Avanços da Ciência . O principal autor do artigo é Junshe Zhang, um ex-pesquisador de pós-doutorado na NC State que agora está na Xi'an Jiaotong University. O artigo foi coautor de Haribal. O trabalho foi feito com o apoio da National Science Foundation, sob concessões CBET-1254351 e CBET-1510900, e o Instituto Kenan no Estado do NC.
O papel que quebra a água, "BaMnO3 dopado com ferro para divisão de água híbrida e geração de Syngas, "é publicado na revista ChemSusChem . O artigo foi coautorizado por Feng He, um ex-Ph.D. estudante da NC State, e Amit Mishra, um Ph.D. estudante na NC State. O trabalho foi feito com o apoio da NSF, sob concessão CBET-1254351, e o Instituto Kenan no Estado do NC.
