O metanol é um produto químico versátil e eficiente usado como combustível na produção de inúmeros produtos. Dióxido de carbono (CO2), por outro lado, é um gás de efeito estufa que é o subproduto indesejado de muitos processos industriais.

A conversão de CO2 em metanol é uma forma de dar bom uso ao CO2. Em pesquisa publicada hoje em Ciência , engenheiros químicos do Rensselaer Polytechnic Institute demonstraram como tornar o processo de conversão de CO2 em metanol mais eficiente usando uma membrana de separação altamente eficaz que eles produziram. Esta descoberta, os pesquisadores disseram, poderia melhorar uma série de processos da indústria que dependem de reações químicas em que a água é um subproduto.

Por exemplo, a reação química responsável pela transformação do CO2 em metanol também produz água, o que restringe severamente a continuação da reação. A equipe Rensselaer decidiu encontrar uma maneira de filtrar a água enquanto a reação está acontecendo, sem perder outras moléculas de gás essenciais.

Os pesquisadores montaram uma membrana feita de íons de sódio e cristais de zeólita que foi capaz de permear a água de forma rápida e cuidadosa através de pequenos poros - conhecidos como nanocanais de condução de água - sem perder moléculas de gás.

"O sódio pode realmente regular, ou sintonizar, permeação de gás, "disse Miao Yu, professor titular de engenharia química e biológica e membro do Centro de Biotecnologia e Estudos Interdisciplinares (CBIS) em Rensselaer, quem liderou esta pesquisa. "É como se os íons de sódio estivessem no portão e só permitissem que a água passasse. Quando o gás inerte entra, os íons vão bloquear o gás. "

No passado, Yu disse, esse tipo de membrana era suscetível a defeitos que permitiriam o vazamento de outras moléculas de gás. Sua equipe desenvolveu uma nova estratégia para otimizar a montagem dos cristais, que eliminou esses defeitos.

Quando a água foi efetivamente removida do processo, Yu disse, a equipe descobriu que a reação química foi capaz de acontecer muito rapidamente.

"Quando podemos remover a água, o equilíbrio muda, o que significa que mais CO2 será convertido e mais metanol será produzido, "disse Huazheng Li, um pesquisador de pós-doutorado em Rensselaer e primeiro autor no artigo.

"Esta pesquisa é um excelente exemplo das contribuições significativas que o professor Yu e sua equipe estão fazendo para enfrentar os desafios interdisciplinares na área de água, energia, e o meio ambiente, "disse Deepak Vashishth, diretor do CBIS. "O desenvolvimento e a implantação de tais membranas sob medida pelo grupo do professor Yu prometem ser altamente eficazes e práticos."

A equipe agora está trabalhando para desenvolver um processo escalonável e uma empresa iniciante que permitiria que essa membrana fosse usada comercialmente para produzir metanol de alta pureza.

Yu disse que essa membrana também poderia ser usada para melhorar uma série de outras reações.

“Na indústria, existem tantas reações limitadas pela água, "Yu disse." Esta é a única membrana que pode funcionar de forma altamente eficiente sob as duras condições de reação. "