Cientistas da ETH Zurich e da empresa de petróleo e gás Total desenvolveram um novo catalisador que converte CO ₂ e hidrogênio em metanol. Oferecendo potencial de mercado realista, a tecnologia abre caminho para a produção sustentável de combustíveis e produtos químicos.

A economia global ainda depende das fontes fósseis de carbono do petróleo, gás natural e carvão, não apenas para produzir combustível, mas também como matéria-prima utilizada pela indústria química para a fabricação de plásticos e inúmeros outros compostos químicos. Embora esforços tenham sido feitos há algum tempo para encontrar maneiras de fabricar combustíveis líquidos e produtos químicos alternativos, recursos sustentáveis, estes ainda não progrediram para além das aplicações de nicho.

Cientistas da ETH Zurique agora se uniram à empresa francesa de petróleo e gás Total para desenvolver uma nova tecnologia que converte CO de maneira eficiente ₂ e hidrogênio diretamente em metanol. O metanol é considerado uma commodity ou produto químico a granel. É possível convertê-lo em combustíveis e uma grande variedade de produtos químicos, incluindo aqueles que hoje são baseados principalmente em recursos fósseis. Além disso, o próprio metanol tem potencial para ser utilizado como propelente, em células de combustível de metanol, por exemplo.

Nanotecnologia

O núcleo da nova abordagem é um catalisador químico baseado em óxido de índio, que foi desenvolvido por Javier Pérez-Ramírez, Professor de Engenharia de Catálise na ETH Zurique, e sua equipe. Apenas alguns anos atrás, a equipe demonstrou com sucesso em experimentos que o óxido de índio era capaz de catalisar a reação química necessária. Mesmo na época, era encorajador que fazer isso gerasse virtualmente apenas metanol e quase nenhum subproduto além da água. O catalisador também se mostrou altamente estável. Contudo, o óxido de índio não foi suficientemente ativo como catalisador; as grandes quantidades necessárias impedem que seja uma opção comercialmente viável.

A equipe de cientistas conseguiu aumentar significativamente a atividade do catalisador, sem afetar sua seletividade ou estabilidade. Eles conseguiram isso tratando o óxido de índio com uma pequena quantidade de paládio. "Mais especificamente, inserimos alguns átomos de paládio na estrutura cristalina do óxido de índio, que ancoram outros átomos de paládio em sua superfície, gerando pequenos clusters que são essenciais para o desempenho notável, "explica Cecilia Mondelli, palestrante do grupo de Pérez-Ramírez. Pérez-Ramírez aponta que, com o auxílio de métodos analíticos e teóricos avançados, a catálise pode agora ser considerada nanotecnologia, e de fato, o projeto mostra claramente que é esse o caso.

O ciclo fechado do carbono

"Hoje em dia, derivar metanol em escala industrial é feito exclusivamente de combustíveis fósseis, com uma pegada de carbono correspondentemente alta, "Diz Pérez-Ramírez." Nossa tecnologia usa CO ₂ para produzir metanol. "Este CO ₂ pode ser extraído da atmosfera ou - de forma mais simples e eficiente - da exaustão descarregada por usinas de combustão. Mesmo que os combustíveis sejam sintetizados a partir do metanol e posteriormente queimados, o CO ₂ é reciclado e, portanto, o ciclo do carbono é fechado.

Produzindo a segunda matéria-prima, hidrogênio, requer eletricidade. Contudo, os cientistas apontam que, se essa eletricidade vier de fontes renováveis, como o vento, energia solar ou hidrelétrica, ele pode ser usado para fazer metanol sustentável e, portanto, produtos químicos e combustíveis sustentáveis.

Em comparação com outros métodos que estão sendo aplicados atualmente para produzir combustíveis verdes, Pérez-Ramírez continua, essa tecnologia tem a grande vantagem de estar quase pronta para o mercado. A ETH Zurich e a Total registraram em conjunto uma patente para a tecnologia. A Total agora planeja expandir a abordagem e potencialmente implementar a tecnologia em uma unidade de demonstração nos próximos anos.