Conversão direta de CO 2 e CH 4 em combustíveis líquidos. Crédito:Universidade de Liverpool
Pesquisadores da Universidade de Liverpool fizeram um avanço significativo na conversão direta de dióxido de carbono (CO 2 ) e metano (CH 4 ) em combustíveis líquidos e produtos químicos que podem ajudar a indústria a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, ao mesmo tempo que produz valiosas matérias-primas químicas.
Em um artigo publicado na revista química Angewandte Chemie eles relatam um processo de síntese de plasma muito único para o direto, ativação de dióxido de carbono e metano em uma etapa em combustíveis líquidos e produtos químicos de maior valor (por exemplo, ácido acético, metanol, etanol e formaldeído) com alta seletividade em condições ambientais (temperatura ambiente e pressão atmosférica).
Esta é a primeira vez que este processo foi mostrado, uma vez que é um desafio significativo converter diretamente essas duas moléculas estáveis e inertes em combustíveis líquidos ou produtos químicos usando qualquer processo convencional de etapa única (por exemplo, catálise) contornando a alta temperatura, processo de produção de gás de síntese com uso intensivo de energia e processamento de gás de síntese de alta pressão para síntese química.
A síntese de uma etapa à temperatura ambiente de combustíveis líquidos e produtos químicos a partir da reforma direta do CO 2 com CH 4 foi alcançado usando um novo reator de plasma não térmico de pressão atmosférica com um eletrodo de água e uma entrada de baixa energia.
Dr. Xin Tu, do Departamento de Engenharia Elétrica e Eletrônica da Universidade, disse:"Esses resultados mostram claramente que os plasmas não térmicos oferecem uma solução promissora para superar a barreira termodinâmica para a transformação direta de CH 4 e companhia 2 em uma gama de produtos químicos de plataforma estrategicamente importantes e combustíveis sintéticos em condições ambientais. Introduzindo um catalisador no processo químico do plasma, conhecido como catálise de plasma, poderia ajustar a seletividade dos produtos químicos alvo. "
"Esta é uma tecnologia de grande avanço que tem grande potencial para fornecer uma mudança radical na ativação futura do metano, CO 2 conversão e utilização e armazenamento de energia química, que também é de grande relevância para a indústria química e de energia e pode ajudar a enfrentar os desafios do aquecimento global e do efeito estufa. "
As emissões de metano e dióxido de carbono são consideradas gases de efeito estufa que contribuem para o aquecimento global e as mudanças climáticas.
Para enfrentar os desafios globais de energia resultantes dos gases de efeito estufa, tecnologias novas e emergentes estão sendo desenvolvidas em um ritmo acelerado.
Plasma, o quarto estado da matéria, uma mistura de gás eletricamente carregada, oferece uma alternativa promissora e atraente para a síntese de combustíveis e produtos químicos, fornecendo uma maneira única de permitir que reações termodinamicamente desfavoráveis ocorram em condições ambientais.
Em plasmas não térmicos, a temperatura do gás permanece baixa (tão baixa quanto a temperatura ambiente), enquanto os elétrons são altamente energéticos com uma temperatura típica de elétrons de 1-10 eV, que é suficiente para ativar moléculas inertes (por exemplo, CO 2 e CH 4 ) apresentam e produzem uma variedade de espécies quimicamente reativas, incluindo radicais, átomos excitados, moléculas e íons. Essas espécies energéticas, que são produzidos a uma temperatura relativamente baixa, são capazes de iniciar uma variedade de reações diferentes.
Os sistemas de plasma têm flexibilidade para serem ampliados ou reduzidos. Além disso, a alta taxa de reação e a obtenção rápida de estado estacionário em um processo de plasma permitem uma rápida inicialização e desligamento do processo de plasma em comparação com outros processos térmicos, o que reduz significativamente o custo geral de energia e oferece uma rota promissora para o processo de plasma alimentado por energia renovável (por exemplo, energia eólica e solar) para atuar como um sistema de armazenamento de energia química eficiente localizado ou distribuído.
O processo altamente atraente também pode fornecer uma solução promissora para acabar com a queima de gás de poços de petróleo e gás por meio da conversão do metano queimado em combustíveis líquidos valiosos e produtos químicos que podem ser facilmente armazenados e transportados. Cerca de 3,5% (~ 150 bilhões de metros cúbicos de gás) do suprimento mundial de gás natural foi queimado de forma inútil, ou 'queimado', em campos de petróleo e gás, emitiu mais de 350 milhões de toneladas de CO 2 .
