Os pesquisadores da Universidade de Hokkaido criaram um catalisador aprimorado para a conversão de gás metano em gás de síntese, um precursor de combustíveis líquidos e produtos químicos fundamentais.

Syngas, também conhecido como gás de síntese, é uma mistura feita principalmente de monóxido de carbono e hidrogênio e é usada para fabricar polímeros, farmacêuticos, e petróleo sintético. É feito expondo o metano ao vapor de água a 900 ° C ou superior, tornando o processo caro.

A oxidação parcial do metano para a síntese do gás de síntese é mais econômica do que o uso de vapor, mas houve problemas com os catalisadores usados ​​neste processo. Catalisadores de metais nobres, como ródio e platina, são melhores e funcionam a temperaturas mais baixas do que os catalisadores de metal básico, como cobalto e níquel, mas também são mais caros. Os catalisadores de metal base mais baratos requerem temperaturas acima de 800 ° C, excedendo a faixa de temperatura para reatores industriais de aço inoxidável. Eles também são desativados durante a reação por reoxidação e acúmulo de coque, um subproduto do processo, tornando-os caros no longo prazo.

Professor Assistente Hirokazu Kobayashi, Professor Atsushi Fukuoka, e pós-doutorado Yuhui Hou, trabalhando no Instituto de Catálise da Universidade de Hokkaido, conseguiu preparar um catalisador que combina as propriedades dos metais nobres e básicos. Seu catalisador supera os desafios enfrentados por estudos anteriores na adição de uma quantidade pequena o suficiente de metal nobre ao catalisador de metal de base para que ele ainda possa funcionar em temperaturas mais baixas.

No estudo publicado em Química das Comunicações, a equipe gerou com sucesso minúsculas partículas de cobalto de metal base, dispersando-as em um depósito mineral chamado zeólita. Eles então adicionaram uma pequena quantidade de átomos de ródio de metal nobre às partículas de cobalto.

O novo, o catalisador combinado converteu com sucesso 86% do metano em gás de síntese a 650 ° C, mantendo sua atividade por pelo menos 50 horas. A reação oxida o cobalto a óxido de cobalto, que está quase inativo. Mas porque o ródio está contido, o metal nobre gera átomos de hidrogênio a partir de moléculas de metano ou hidrogênio. Os átomos de hidrogênio se espalham sobre o material de suporte, e o hidrogênio transbordado transforma o óxido de cobalto novamente em cobalto. O cobalto pode então continuar a atuar como um catalisador. A alta dispersão do cobalto na zeólita também evitou a formação de coque durante a reação.

O metano tem chamado a atenção como fonte de energia limpa, pois produz apenas meia quantidade de CO2 em relação ao petróleo quando queimado. Além disso, O aumento da mineração de gás de xisto tornou o metano um recurso mais acessível. "Nosso catalisador pode converter metano em gás de síntese de forma eficiente a 650 ° C, uma temperatura muito mais baixa do que nos métodos convencionais. Isso pode levar a um uso mais eficiente do metano e contribuir para o desenvolvimento de uma sociedade de baixo carbono, "diz Hirokazu Kobayashi.