Vistas microscópicas de espuma de cobre quando não tratada (esquerda) vs. revestida com um polímero chamado poliacrilamida, que uma nova pesquisa mostrou que pode dobrar a conversão de C02 em etileno. Crédito:American Chemical Society / Catálise ACS
Os combustíveis fósseis têm sido os precursores do plástico, mas uma nova pesquisa da Universidade de Nebraska-Lincoln e colaboradores europeus podem ajudar a transformar aquela era em fumaça - dióxido de carbono, para ser exato.
Produzido quase inteiramente a partir da queima de combustíveis fósseis, as concentrações de dióxido de carbono na atmosfera aumentaram de 280 partes por milhão na era pré-industrial para cerca de 410 PPM hoje. Essa tendência, combinado com o suprimento finito de combustíveis fósseis, tem levado pesquisadores a explorar métodos para a produção de plástico a partir de CO 2 em vez de petróleo ou gás natural - reciclagem de CO 2 assim como o plástico é agora.
Vitaly Alexandrov de Nebraska e seus colegas agora detalharam uma técnica baseada em catalisador que pode dobrar a quantidade de dióxido de carbono convertido em etileno, um componente essencial do plástico mais comum do mundo, polietileno.
“A conversão de CO 2 é muito importante para ajudar a compensar as emissões que levam ao aquecimento global e outros processos prejudiciais ao meio ambiente, "disse Alexandrov, professor assistente de engenharia química e biomolecular.
O cobre emergiu como o principal candidato para catalisar reações químicas que convertem dióxido de carbono em moléculas de polímero formador de plástico, o que acontece quando a tensão é aplicada a ele. Mas algumas configurações baseadas em cobre não conseguiram converter mais do que cerca de 15 por cento do CO 2 em etileno, um rendimento muito pequeno para atender às necessidades da indústria.
Então, pesquisadores da Swansea University, no País de Gales, decidiram tentar revestir cobre com diferentes polímeros na esperança de aumentar essa eficiência. Depois de cobri-lo com um polímero chamado poliacrilamida, eles descobriram que a taxa de conversão de sua espuma de cobre aumentou de 13 para 26 por cento.
Alexandrov e o pesquisador de pós-doutorado Konstantin Klyukin executaram simulações baseadas em mecânica quântica por meio do Holland Computing Center de Nebraska para ajudar a explicar por que a poliacrilamida conseguiu superar seus primos poliméricos. Eles descobriram que a poliacrilamida quebra o CO 2 e remonta-o em um par de compostos C-O ligados, em seguida, estabiliza essa nova molécula à medida que impulsiona outras reações químicas - aquelas que, em última análise, produzem etileno.
"CO 2 é uma molécula muito teimosa porque tem ligações duplas que são muito difíceis de quebrar, "Alexandrov disse." Essa é a parte mais desafiadora de tentar convertê-lo em outra coisa. Você não quer gastar muita energia convertendo-o; de outra forma, é uma troca que se torna ineficiente. "
Mesmo enquanto os pesquisadores procuram melhorar ainda mais essa eficiência, Alexandrov disse, eles estão de olho em um objetivo maior:transformar CO 2 diretamente no polietileno que compõe as sacolas plásticas, recipientes e filmes.
"Uma das coisas que os experimentalistas desejam é deixar de sintetizar moléculas simples, como etileno, a moléculas muito complicadas em uma reação em lote, "Alexandrov disse." Você colocou CO 2 catalisadores, e você acaba com estruturas de polímero que você pode vender em uma loja. Mas essas moléculas têm estruturas muito complicadas. Este é o primeiro passo para entender como podemos (criá-los). "
