O aumento da oferta e o custo otimizado do gás natural levaram as indústrias químicas a buscar novas formas de conversão de metano, o principal constituinte do gás natural, ao etileno, um hidrocarboneto amplamente utilizado em produtos químicos como o plástico. O acoplamento oxidativo de metano (OCM) é de grande interesse como um método potencialmente eficiente, mas ainda é impraticável para aplicações comerciais, por exemplo, a temperatura da reação está acima de 700 graus C, exigindo equipamentos caros com alta resistência ao calor, o que aumenta o custo de produção.

Cientistas da Universidade Waseda descobriram um novo mecanismo de reação OCM ocorrendo a uma temperatura tão baixa quanto 150 graus C. A nova reação catalítica, que demonstrou alto rendimento e atividade catalítica, foi feito em um campo elétrico, e poderia fornecer um método mais econômico de sintetizar etileno no futuro. Os resultados foram publicados no Journal of Physical Chemistry C em 22 de janeiro, 2018.

"A realização de OCM em um campo elétrico reduziu drasticamente a temperatura de reação, e conseguimos sintetizar com eficiência o hidrocarboneto C2, incluindo etileno, do oxigênio na atmosfera com metano, "diz Shuhei Ogo, professor assistente de química catalítica em Waseda.

Ele explica que, aplicando um campo elétrico, o oxigênio da rede de um catalisador é ativado e se torna uma espécie reativa de oxigênio, mesmo em temperaturas tão baixas quanto 150 graus C. "O mecanismo de reação redox, que repete o consumo e regeneração das espécies reativas de oxigênio na superfície do catalisador, mantém o ciclo de reação catalítica em andamento. "Relatórios sobre esse fenômeno são sem precedentes, e os resultados deste estudo são considerados os primeiros deste tipo no mundo.

Este mecanismo de reação pode reduzir o custo de produção de etileno porque fontes de calor de alta temperatura e dispositivos trocadores de calor em grande escala tornam-se desnecessários, mantendo o custo das instalações e sua gestão baixos também. Não apenas fabricantes de grande porte, mas poços de gás de pequeno a médio porte com escalas de produção menores também podem se beneficiar do custo reduzido.

"As descobertas deste estudo podem ser utilizadas para vários tipos de reação catalítica que prossegue pelo mecanismo de reação redox, ao mesmo tempo que fornece alta seletividade e estabilidade, bem como eficiência energética em baixa temperatura, "Ogo acrescenta.

O grupo de pesquisa planeja investigar mais a fundo o catalisador altamente ativo e seletivo no campo elétrico.