A platina foi usada no passado para tarefas de catálise, mas é caro, principalmente pela sua escassez e também pela operação de mineração necessária para obtê-la. A catálise de platina também pode dar produtos colaterais indesejáveis. Crédito:University of Delaware
Catálise é, como muitas ciências, situacional.
Esta química de alta potência trata de acelerar reações químicas, usando catalisadores para "turbinar" o processo e criar rapidamente novos produtos químicos e combustíveis.
Porque existem tantas variáveis em jogo - pressão, luz, aquecer, Tempo, e a presença de outras moléculas reativas, para citar apenas alguns, os cientistas são obrigados a experimentar incansavelmente, mapear as condições específicas que levarão aos melhores resultados.
Pesquisadores do Centro de Catálise para Inovação Energética (CCEI), um centro de pesquisa multi-institucional liderado pela Universidade de Delaware, estão trabalhando para resolver esses desafios, propondo abordagens mais eficientes para a ciência da catálise. As vezes, seu trabalho pode até mesmo levar à descoberta de novos catalisadores.
Pesquisa recente realizada pelo CCEI, publicado na mais recente edição da Catálise Natural , desvendou ainda mais o mistério de uma classe de materiais que há muito tempo eram pouco estudados como catalisadores:os óxidos de metal. Além de impulsionar a produção de produtos químicos mais acessíveis e estáveis, A investigação da CCEI sobre a natureza dos óxidos de metal pode potencialmente levar à descoberta de ainda melhor, catalisadores mais seletivos.
Os pesquisadores do CCEI usam reatores especializados, como o da foto acima, para testar a eficácia e eficiência de vários catalisadores. Crédito:University of Delaware
A ciência da catálise, embora útil, não é exatamente eficiente ou econômico. Novo, melhores catalisadores como óxidos de metal podem ajudar a melhorar o processo, que, por sua vez, pode tornar mais fácil para os cientistas a produção de produtos renováveis para o dia-a-dia, como lubrificantes, combustíveis, adesivos, sabão, e mais.
"Anteriormente, acreditava-se que tínhamos que recorrer a metais caros, como a platina, para realizar tarefas cruciais como a clivagem de ligações químicas específicas, "disse Alexander Mironenko, co-autor do estudo e ex-pesquisador do CCEI que agora é bolsista de pós-doutorado na Universidade de Chicago. "Mas, além de seus altos custos, esses tipos de metais produziram produtos colaterais indesejáveis, reduzindo a eficiência de todo o processo. Em nossa pesquisa atual, demonstramos que óxidos de metal mais baratos e estáveis podem conduzir essas reações, também."
Um óxido é definido como uma substância química composta de pelo menos um átomo de oxigênio e um outro elemento; esses compostos são abundantes na crosta terrestre. A estabilidade relativa de muitos óxidos de metal os torna ideais para uso em reações catalíticas, como ativação de ligação C-O, que é uma etapa essencial na conversão de resíduos e biomassa lignocelulósica (como aparas de madeira e grama) em combustíveis e produtos químicos úteis.
O baixo custo dos óxidos de metal também pode trazer benefícios econômicos. A R&D Magazine estima que 90% dos produtos químicos comerciais dependem da catálise para a produção, o que significa mais barato, catalisadores mais estáveis podem reduzir os custos de fabricação.
"Introduzimos uma maneira de pensar sobre os catalisadores de óxido que nunca foi publicada anteriormente, "acrescenta o ex-bolsista de pós-doutorado do CCEI Konstantinos Goulas, agora é professor assistente de engenharia química na Oregon State University. "É incrivelmente emocionante, pois tem o potencial de orientar a descoberta em todos os tipos de processos catalíticos, do industrial ao ambiental. Mais importante, simulações de computador podem prever catalisadores melhores e conduzir experimentos. O nosso é o primeiro estudo sistemático a apresentar toda esta classe de materiais para uma das químicas mais difíceis em biorrefinarias. "
