O metano está presente no gás natural que é abundante na crosta terrestre, e encontrou muitos usos em aplicativos modernos, principalmente como combustível em combustão. Alternativamente, metano pode ser convertido em uma mistura útil de hidrogênio e monóxido de carbono, chamado de "gás de síntese, "por reação com dióxido de carbono no que é conhecido como reforma a seco de metano (DRM). Esta reação de DRM é descrita como" ascendente "porque requer o consumo de energia externa; os reatores térmicos devem estar a uma temperatura elevada de mais de 800 graus Celsius para uma conversão eficiente. Alcançar essas altas temperaturas requer a queima de outros combustíveis, resultando em emissões massivas de gases de efeito estufa, que são a principal causa das alterações climáticas. Além disso, o uso de altas temperaturas também provoca a desativação dos catalisadores comumente usados ​​devido à agregação e precipitação de carbono (o chamado coque).

Em vez de lidar com essas desvantagens dos sistemas de catálise térmica para a reação DRM, os pesquisadores tentaram conduzir a conversão do metano em temperaturas dramaticamente mais baixas usando fotocatalisadores ativados pela luz. Embora vários materiais semelhantes a fotocatalisadores tenham sido propostos, provou ser um desafio obter um desempenho de conversão aceitável em baixas temperaturas.

Felizmente, uma equipe de pesquisadores, incluindo o Prof. Mashiro Miyauchi, identificou uma combinação promissora de materiais que podem atuar como um fotocatalisador eficaz para a conversão de metano em gás de síntese. Mais especificamente, os pesquisadores descobriram que o titanato de estrôncio combinado com nanopartículas de ródio converteu metano e dióxido de carbono em gás de síntese sob irradiação de luz em temperaturas muito mais baixas do que as exigidas em reatores térmicos.

Os pesquisadores determinaram que o fotocatalisador proposto não só era muito mais estável do que os catalisadores testados anteriormente, mas que também evitou outros problemas, tal como a agregação (aglomeração) e coqueificação ("fuligem") das partículas de catalisador. Mais importante, conforme afirmado pelo Prof. Miyauchi, "O fotocatalisador proposto nos permitiu superar amplamente as limitações dos catalisadores térmicos, rendendo alto desempenho para a produção de gás sintético. "

Os pesquisadores também elucidaram os mecanismos físicos pelos quais o fotocatalisador proposto leva a uma conversão aumentada de metano. Essa percepção é especialmente importante por causa das implicações que tem para outros tipos de reações de metano. O sistema atual requer irradiação de luz ultravioleta (UV), que é apenas uma pequena parte da luz solar. Contudo, "O presente estudo fornece uma maneira estratégica de realizar reações ascendentes usando metano e cria uma conexão entre a indústria de combustível fóssil e as aplicações de energia renovável. Agora estamos desenvolvendo o sistema sensível à luz visível." conclui o Prof. Miyauchi. Esperamos que essas descobertas levem a desenvolvimentos mais ecológicos e ajudem a reduzir as emissões de carbono no futuro.

O estudo é publicado em Catálise Natural .