Relembrar a química básica dos livros didáticos permitiu aos pesquisadores da RIKEN desenvolver um catalisador sólido melhor para a produção de importantes produtos químicos industriais conhecidos como ésteres. Esse avanço promete beneficiar a fabricação de combustíveis, farmacêuticos, resinas, tintas, adesivos e perfumes.

Os ésteres se formam na reação química entre o grupo hidroxila (OH) dos álcoois e o grupo carboxila (COOH) dos ácidos carboxílicos. Quando esses grupos se combinam, uma molécula de água (H ₂ O) é lançado, deixando o restante das moléculas de álcool e ácido carboxílico unidas como um éster. Muitos alunos da escola realizam essa reação simples durante sua primeira introdução à química orgânica.

Embora os ésteres possam ser facilmente produzidos em baixos rendimentos, é um desafio produzi-los com os altos rendimentos exigidos pela indústria. "Alcançar a conversão completa em ésteres é difícil, "observa Yoichi Yamada, do RIKEN Center for Sustainable Resource Science. A esterificação é uma reação de equilíbrio - aquela que se estabelece em um estado em que as reações direta e reversa ocorrem na mesma taxa. O desafio é minimizar a reação reversa para que a produção de éster domina.

Yamada e seus colegas venceram o desafio lembrando-se de seus livros escolares. "Ficamos surpresos ao descobrir que o conhecimento dos cursos de química orgânica para iniciantes nos ajudou a desenvolver um novo catalisador de ponta, " ele diz.

A teoria química básica diz que uma pequena mudança nas posições relativas de dois grupos ligados a um anel de seis átomos de carbono pode afetar muito a estabilidade de uma molécula. Isso inspirou os pesquisadores a modificar a localização dos grupos que haviam usado em uma versão anterior, mas instável, de seu catalisador. Mudar a estrutura do material de partida chave produziu um catalisador sólido que é mais estável, mais ativo, reutilizável e robusto.

Este novo catalisador tem a grande vantagem de poder funcionar em condições de fluxo contínuo. O álcool e o ácido carboxílico são bombeados para uma coluna cheia com o pó de catalisador, permitindo que altos rendimentos do éster desejado fluam da outra extremidade. Este processo superou outros catalisadores comerciais em testes de produção de um biocombustível à base de éster. Além disso, o catalisador pode ser produzido em massa, de modo que pode ser fabricado em grandes escalas necessárias para a indústria.

Yamada acredita que o catalisador pode eventualmente impactar significativamente a indústria química. “Todas as empresas que produzem produtos químicos orgânicos devem estar interessadas, "ele comenta.