Ao envolver nanopartículas de níquel em um escudo protetor de sílica porosa, Os pesquisadores do A * STAR desenvolveram um catalisador altamente ativo e robusto que pode ajudar a produzir metano a partir da biomassa.

A biomassa é uma matéria-prima potencialmente neutra em carbono para a produção de combustíveis ou outros produtos químicos úteis. Por meio de um processo chamado gaseificação, biomassa é convertida em uma mistura, conhecido como syngas, compreendendo monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrogênio. Syngas pode ser transformado em uma variedade de outros produtos químicos, incluindo metano, que pode ser usado como combustível de transporte ou gás de cidade, ou queimado para gerar eletricidade.

Vários catalisadores convertem o gás de síntese em metano. O níquel é um dos mais comuns, devido à sua alta atividade e custo moderado, e é tipicamente suportado em outro material, como alumina ou sílica. Mas o catalisador pode ser desativado durante esta reação de metanação de alta temperatura, seja por meio de um acúmulo de carbono chamado coque, ou por um processo denominado sinterização, no qual as partículas do catalisador se aglutinam. Além disso, quaisquer vestígios de compostos de enxofre no gás de síntese podem desligar muito rapidamente a atividade catalítica do níquel, portanto, o gás de síntese deve passar por um caro processo de limpeza para remover o enxofre antes da metanação.

Luwei Chen do Instituto A * STAR de Ciências Químicas e de Engenharia e colegas agora incorporaram nanopartículas de níquel em sílica porosa, que permite que os gases acessem o catalisador, mas evita os problemas que causam a desativação.

Eles prepararam o catalisador misturando partículas de hidróxido de níquel com ortossilicato de tetraetila. Após processamento posterior, eles ativaram o níquel reagindo-o com hidrogênio a 600 graus Celsius, formando partículas que continham cerca de 40 por cento de níquel em peso. Os pesquisadores testaram seu catalisador com gás de síntese derivado de um processo de gaseificação, e com um syngas simulado, ambos contendo enxofre. Usando técnicas como microscopia eletrônica de transmissão, Difração de raios-X e análise gravimétrica térmica, eles descobriram que o catalisador experimentou muito pouca sinterização ou coque durante a reação, ao contrário de um catalisador comercial que foi testado usando as mesmas amostras de gás de síntese. "A sílica porosa protege isolando cada partícula, para evitar a sinterização, "diz Chen.

O catalisador de níquel-sílica também resistiu a impurezas de enxofre três vezes mais que seu rival comercial antes de ser desativado. Melhorar a resistência ao enxofre do catalisador desta forma pode levar a economias de custo significativas no processo de limpeza do gás de síntese. Os pesquisadores agora estão colaborando com o IHI, uma empresa de engenharia japonesa, para aumentar a síntese do catalisador, e o processo de metanação.