Trabalhar em boas condições facilita a execução de um trabalho. Mas e se você pudesse virar bom para ótimo? Isso é o que os cientistas fizeram para um catalisador popular que conduz a conversão de dióxido de carbono em uma matéria-prima promissora conhecida como formato. Um catalisador à base de cobalto abundante na Terra conduz a reação em um solvente com uma base super forte que é cara. Com alguns cálculos do verso do envelope, O Dr. Eric Wiedner e seus colegas do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do DOE previram que o catalisador de cobalto poderia seguir um caminho de reação diferente para trabalhar em água com bicarbonato de sódio barato, comumente conhecido como bicarbonato de sódio. O resultado? O catalisador é o catalisador de metal não precioso de melhor desempenho para a conversão de dióxido de carbono em água.

"Usando preditores termodinâmicos para projetar catalisadores, evitamos a abordagem de espingarda e o tempo e custo associados, "disse Wiedner." Nós entendemos como controlar a termodinâmica do catalisador, e agora podemos estender nossas descobertas para projetar novos sistemas catalíticos. "

O trabalho da equipe mostra que o ambiente de reação, incluindo o catalisador, solvente, e base, influencia fortemente a reação. Nesse caso, os arredores determinam como a reação ocorrerá. Compreender a influência do meio ambiente é crucial para projetar os melhores catalisadores. E os melhores catalisadores são necessários para transformar um poluente comum em um produto químico que pode servir como um bloco de construção para a fabricação de combustíveis e produtos químicos de hidrocarbonetos.

E se o dióxido de carbono poluente pudesse ser usado como matéria-prima para produtos químicos valiosos? A molécula seria transformada em um bloco de construção de hidrocarboneto. Como? Adicionando primeiro hidrogênio para criar o formato (HCOO-). Um grande desafio é encontrar um sistema de catalisador que possa conduzir a reação sem depender de produtos químicos caros. Uma equipe de pesquisa do Pacific Northwest National Laboratory desenvolveu um sistema de catalisador à base de cobalto que funciona na água. O catalisador é o melhor quando se trata de conduzir a reação em água sem depender de metais preciosos ou bases caras.

A equipe previu como o catalisador reagiria com o dióxido de carbono com base no impacto esperado do solvente na transferência de hidreto (H-), com o objetivo de trabalhar na água. O mecanismo era diferente daqueles que ocorrem no solvente tradicional, tetrahidrofurano. O mecanismo resultante depende de bicarbonato de sódio barato em vez de uma base forte e cara.

Guiado pelas previsões, a equipe testou o catalisador em água com dióxido de carbono. Eles caracterizaram o desempenho do catalisador por espectroscopia de ressonância magnética nuclear de alta pressão usando uma célula customizada desenvolvida e construída em PNNL. "Esta é uma técnica rara e poderosa na comunidade de catálise, "disse Wiedner. A análise da equipe demonstrou que o catalisador funcionou exatamente como previsto.