Pesquisadores da Washington State University, Universidade do Novo México, Universidade de Tecnologia de Eindhoven, e o Pacific Northwest National Laboratory desenvolveram um catalisador que pode suportar altas temperaturas e converter poluentes próximos à temperatura ambiente - um avanço importante para reduzir a poluição em carros modernos.

Eles relatam seu trabalho no jornal, Nature Communications .

Os conversores catalíticos têm sido usados ​​nos EUA desde a década de 1970 como uma forma de limpar poluentes do escapamento de veículos. No processo catalítico, metais raros, como platina, são usados ​​em uma reação química para converter o monóxido de carbono e outros poluentes em dióxido de carbono não tóxico, azoto, e água.

À medida que os carros se tornam mais eficientes em termos de combustível, Contudo, eles usam menos energia e a temperatura dos gases de escape é mais baixa, o que torna mais difícil limpar os poluentes. Na verdade, o Departamento de Energia dos EUA estabeleceu uma meta de remover 90 por cento das emissões prejudiciais a 150 graus Celsius ou menos.

Os catalisadores devem funcionar em baixas temperaturas, mas também devem sobreviver nas condições adversas encontradas durante a operação.

"O problema do catalisador aumentou paradoxalmente à medida que os carros se tornaram melhores e mais eficientes, "disse Emiel Hensen, professor de catálise na Eindhoven University of Technology.

Enquanto isso, a indústria também luta com o alto custo dos metais preciosos necessários para a catálise. Platina, por exemplo, facilita as reações químicas para muitos produtos e processos comumente usados, mas custa mais de US $ 800 por onça.

O catalisador que os pesquisadores desenvolveram é baseado na ativação de átomos únicos de platina suportados em óxido de cério. Embora seu catalisador supere a tecnologia atual, também reduz a quantidade de platina necessária, o que reduziria os custos gerais.

"A indústria quer fazer uso de cada átomo dos metais preciosos, é por isso que a catálise de um único átomo atraiu cada vez mais atenção, "disse Abhaya Datye, um distinto professor do Departamento de Engenharia Química e Biológica da UNM.

Em seu último trabalho, os pesquisadores primeiro garantiram que seus catalisadores eram termicamente estáveis, aprisionamento de íons de platina em um suporte de óxido de cério em temperaturas muito altas. Seu método de síntese fez com que os átomos de platina se ligassem fortemente ao seu suporte. Eles então ativaram o catalisador em monóxido de carbono a cerca de 275 graus Celsius.

"Para nossa surpresa, descobrimos que a síntese de alta temperatura tornou a céria mais facilmente redutível, permitindo que forneça um ingrediente-chave - oxigênio - aos locais ativos, "disse Yong Wang, Voiland Distinguished Professor na Gene and Linda Voiland School of Chemical Engineering and Bioengineering na WSU.

O oxigênio ativado foi então capaz de remover poluentes próximos à temperatura ambiente nos locais de platina.

"Esta pesquisa aborda diretamente o desafio de 150 graus identificado pelo Departamento de Energia dos EUA e por empresas automotivas, "disse Wang." A descoberta da ativação do oxigênio próximo à temperatura ambiente é extremamente útil, e esta descoberta pode ter um impacto significativo na tecnologia de controle de emissão de exaustão. "

Os pesquisadores agora planejam estudar o desempenho de catalisadores de átomo único com outros compostos orgânicos e poluentes. O trabalho foi financiado pelo Escritório de Ciências Básicas de Energia do Departamento de Energia dos EUA e pelo Centro de Pesquisa da Holanda para Conversão de Energia Catalítica Multiescala.