As olefinas são compostos simples de hidrogênio e carbono, mas representam os blocos de construção da química, e são vitais para a síntese de materiais, desde polímeros e plásticos até produtos petroquímicos. Contudo, a produção de olefinas requer o uso de combustíveis fósseis não renováveis, instalações de "craqueamento" com uso intensivo de energia, e controle de produção limitado.

Uma nova pesquisa da Swanson School of Engineering da University of Pittsburgh introduziu um método para filtrar com eficácia diferentes catalisadores que convertem alcanos leves em olefinas. Com alcanos leves sendo abundantes nas reservas de xisto de Marcellus e Utica, esta metodologia pode fornecer uma solução mais econômica para a produção de olefinas.

Sua pesquisa, "Relações Estrutura-Atividade na Desidrogenação de Alcano em γ-Al2O3:Reações Dependentes do Local" foi recentemente apresentado na capa da Catálise ACS . O investigador principal é Giannis Mpourmpakis, o Bicentennial Alumni Faculty Fellow e Assistant Professor of Chemical and Petroleum Engineering na Swanson School, e co-autores Mudit Dixit, Ph.D. e Pavlo Kostetskyy, pós-doutorado na Northwestern University que obteve seu Ph.D. no laboratório CANELa do Dr. Mpourmpakis.

"O tremendo sucesso e as vastas reservas de gás de xisto transformaram o mercado químico e tornaram o metano e os alcanos leves uma matéria-prima versátil para a produção de produtos químicos de valor agregado, "Dr. Mpourmpakis explicou." Uma das rotas mais promissoras em direção às olefinas é a desidrogenação de alcanos em óxidos de metal, que é a remoção química do hidrogênio molecular de um hidrocarboneto. Mas esse processo consome muita energia, pois envolve altas temperaturas e o mecanismo da reação de desidrogenação não é bem compreendido. Como resultado, qualquer progresso na produção de olefinas depende de longos e caros experimentos de tentativa e erro em laboratório. "

De acordo com o Dr. Mpourmpakis, determinar exatamente como a atividade de desidrogenação de alcano depende do tipo exato de diferentes locais presentes na superfície dos óxidos de metal tem sido difícil, em parte devido à diversidade de muitos locais. Seu laboratório aplicou química computacional e ferramentas de modelagem matemática para prever como os mecanismos de desidrogenação de alcano e a atividade catalítica mudam nos diferentes locais dos óxidos.

"Ser capaz de rastrear computacionalmente essas superfícies de óxido de metal e identificar os locais ativos catalíticos exatos limita muito a experimentação de tentativa e erro no laboratório, "Dr. Mpourmpakis disse." Agora temos uma ferramenta melhor para desenvolver catalisadores ativos para conversão de alcano-olefina, o que pode ser uma virada de jogo nas indústrias petroquímica e de polímeros. "