Imagine se pudéssemos pegar CO2, o mais notório dos gases de efeito estufa, e convertê-lo em algo útil. Algo como plástico, por exemplo. Os efeitos positivos podem ser dramáticos, ambos desviando CO2 da atmosfera e reduzindo a necessidade de combustíveis fósseis para fazer produtos.

Um grupo de pesquisadores, liderado pelo grupo Ted Sargent da Universidade de Toronto, acabo de publicar resultados que aproximam muito mais essa possibilidade.

Usando a fonte de luz canadense e uma nova técnica exclusiva para a instalação, eles foram capazes de identificar as condições que convertem CO2 em etileno de forma mais eficiente. Etileno, por sua vez, é usado para fazer polietileno - o plástico mais comum usado hoje - cuja produção global anual é de cerca de 80 milhões de toneladas.

"Este experimento não poderia ter sido realizado em nenhum outro lugar do mundo, e estamos entusiasmados com os resultados ", disse o aluno da Universidade de T Ph.D. Phil De Luna, o pesquisador líder neste projeto.

A ciência

No centro deste trabalho está a reação de redução do dióxido de carbono, em que o CO2 é convertido em outros produtos químicos através do uso de uma corrente elétrica e uma reação química, auxiliado por um catalisador.

Muitos metais podem servir como catalisadores neste tipo de reação:ouro, prata e zinco podem produzir monóxido de carbono, enquanto o estanho e o paládio podem produzir formiato. Apenas o cobre pode produzir etileno, o componente principal do plástico de polietileno.

"O cobre é um metal mágico. É mágico porque pode fazer muitos produtos químicos diferentes, como metano, etileno, e etanol, mas controlar o que isso faz é difícil, "diz De Luna.

Isso é precisamente o que os resultados da equipe abordam, Contudo. Eles foram capazes de projetar um catalisador e apontar as condições ideais para maximizar a produção de etileno, enquanto minimiza a produção de metano a quase nada.

Combinado com tecnologia de captura de carbono, isso poderia levar a um mecanismo de produção incrivelmente ecológico para plásticos de uso diário, entretanto sequestrando gases de efeito estufa prejudiciais.

"Acho que o futuro estará repleto de tecnologias que extraem valor do lixo. É empolgante porque estamos trabalhando para desenvolver maneiras novas e sustentáveis ​​de atender às demandas de energia do futuro, "diz De Luna.

Técnicas inovadoras e serendipidade

Um equipamento exclusivo desenvolvido pelo cientista sênior do CLS Tom Regier tornou possível aos pesquisadores estudar a morfologia, ou forma, e o ambiente químico de seu catalisador de cobre ao longo da reação de redução de CO2, em tempo real.

"Isso nunca foi feito antes, "diz o aluno de doutorado Rafael Quintero-Bermudez, o outro primeiro co-autor do artigo. "Esta medição única nos permitiu explorar muitas questões de pesquisa sobre como o processo ocorre e como ele pode ser projetado para melhorar."

Ao identificar as condições precisas que maximizam a produção de etileno durante a reação, é possível projetar um catalisador para atender a essas condições.

Quintero-Bermudez e De Luna estavam se aproximando do fim de seu tempo de pesquisa atribuído no CLS quando os principais resultados chegaram. Após incontáveis ​​horas de trabalho, e muitas tentativas fracassadas, o experimento funcionou.

"Estávamos prestes a desistir, mas quando os resultados chegaram, eles eram tão bons que tivemos que nos sentar. Resultados realmente lindos, "diz Quintero-Bermudez.

Regier ficou igualmente satisfeito com o trabalho.

"Estamos constantemente trabalhando para desenvolver mais e melhores ferramentas para a comunidade de pesquisa usar. É gratificante quando você vê as ferramentas sendo usadas para resolver problemas importantes com aplicações significativas, "diz Regier.

A qualidade dos resultados fala por si. Estiveram entre as primeiras pesquisas a serem publicadas no novo Natureza diário de família Catálise Natural .