Fig.1:Imagem TEM do catalisador de nanopartículas de rutênio suportado por CeO2. Os círculos amarelos mostram nanopartículas de Ru. Crédito:Universidade de Osaka
Pesquisadores da Universidade de Osaka criam catalisador para refinar produtos químicos em resíduos de plantas, permitindo uma maneira verde de produzir matérias-primas valiosas.
A luta contra as mudanças climáticas é um apelo à indústria. Atualmente contamos com combustíveis fósseis, uma importante fonte de CO2 do gás de efeito estufa, não apenas para energia, mas também para criar produtos químicos para manufatura. Para aliviar nossas economias dessa dependência, devemos encontrar uma nova fonte de matérias-primas "verdes" para que as fábricas e laboratórios possam funcionar sem produzir e emitir CO2.
Agora, uma equipe de pesquisa da Universidade de Osaka descobriu como criar produtos químicos valiosos a partir de fontes limpas. Eles usaram biomassa, essencialmente resíduos de materiais vegetais. A biomassa é rica em moléculas orgânicas - longas cadeias de átomos de carbono ligadas ao oxigênio. Os métodos existentes podem quebrar as ligações carbono-oxigênio nessas moléculas para criar, por exemplo, matérias-primas para plásticos. Contudo, quebrando as ligações carbono-carbono, a fim de encurtar as cadeias moleculares, é mais difícil; temperaturas extremas são necessárias, e muitas vezes geram produtos indesejados.
O método desenvolvido em Osaka é baseado em um novo catalisador. Os catalisadores permitem que as reações ocorram, sem serem consumidos. Muitas vezes são baseados em metais, e o novo exemplo não é exceção - consiste em partículas atomicamente pequenas de rutênio, um metal relacionado ao ferro, sentado em um material chamado óxido de cério.
Fig.2:Clivagens seletivas da ligação C-C de produtos químicos biogênicos catalisados pelo catalisador de nanopartículas de rutênio suportado por CeO2. Crédito:Universidade de Osaka
Depois de criar seu catalisador, os pesquisadores testaram em ácido levulínico (LA) de biomassa. LA foi reagido para quebrar a ligação C-C a 150 graus Celsius - quente para alguns, mas suave para os padrões industriais. O produto da reação foi 2-butanol, um importante produto químico para a fabricação de solventes. "Esta é a primeira vez que o 2-butanol foi feito dessa forma verde, usando LA, "O primeiro autor do estudo, Tomoo Mizugaki, explica." Tradicionalmente, é feito de buteno, que vem de refinarias de petróleo altamente poluentes. "
Estimulado por isso, a equipe testou seu catalisador em outros produtos químicos de biomassa. Uma gama de produtos valiosos foi obtida. Crucialmente, as reações sempre quebraram as ligações carbono-carbono. Isso permitiu que eles produzissem, por exemplo, ciclohexanol, um importante produto químico na fabricação de náilon.
Fig.3:As novas rotas sintéticas para produtos químicos valiosos usando o catalisador de nanopartículas de rutênio suportado por CeO2. Crédito:Universidade de Osaka
Os estudos de raios-X e microscópio confirmaram que a combinação de rutênio, óxido de cério e água foram vitais para que a reação ocorresse. O novo catalisador, portanto, preenche uma lacuna importante na caixa de ferramentas de reações do químico.
"Esperamos que este método ajude todos os setores da indústria a obter matérias-primas de fontes não fósseis, "diz o autor correspondente, Kiyotomi Kaneda." Precisamos de uma mudança radical de pensamento, de modo que os produtos químicos bi-derivados são considerados opções primárias na fabricação. "
