Uma equipe de pesquisadores do Yale-NUS College, em colaboração com cientistas na Suécia, descobriu que as espécies de bissulfato na corrente de exaustão estão fortemente conectadas à diminuição da eficácia dos catalisadores de remediação de exaustão em motores a diesel. Suas descobertas abrem caminho para a síntese de catalisadores mais tolerantes ao enxofre e o desenvolvimento de estratégias de regeneração para sistemas de catalisadores em veículos de carga movidos a diesel. Isso pode levar a uma menor emissão de óxidos de nitrogênio altamente tóxicos dos motores a diesel, portanto, reduzindo a poluição.

Os bolsistas de pós-doutorado da Yale-NUS College, Susanna Liljegren Bergman e Vitaly Mesilov, pesquisador de graduação Xiao Yang (turma de 2021), e Professor de Ciências (Química) Steven Bernasek, realizaram esta pesquisa. Eles trabalharam com os colaboradores Sandra Dahlin e o Professor Lars Pettersson na Suécia, e o Dr. Xi Shibo da Fonte de Luz Síncrotron de Cingapura da Universidade Nacional de Cingapura. Eles utilizaram espectroscopia de absorção de raios-X Cu K-edge dependente da temperatura in-situ para analisar exatamente como os óxidos de enxofre afetam os catalisadores da estrutura de chabazita com troca de cobre (Cu-CHA).

Catalisadores compostos de zeólitas trocadas por cobre com estrutura de chabazita (Cu-CHA) são atualmente os meios mais eficientes para reduzir a emissão de óxidos de nitrogênio altamente tóxicos em motores a diesel. Contudo, estudos anteriores mostraram que a eficácia dos catalisadores Cu-CHA é reduzida por óxidos de enxofre que também estão presentes na exaustão do diesel, o que representa um problema à medida que os catalisadores se tornam menos eficazes em impedir que os óxidos de nitrogênio escapem para a atmosfera. Neste estudo, os pesquisadores descobriram que a eficácia dos catalisadores em motores a diesel é mais afetada pela presença ou formação de bissulfatos no fluxo de exaustão. Compreender o mecanismo químico de como os catalisadores nos motores a diesel são afetados pelos óxidos de enxofre presentes na exaustão do diesel permitiria o desenvolvimento de catalisadores mais eficazes que poderiam reduzir a emissão de óxidos de nitrogênio dos motores a diesel.

Com uma maior visão sobre a forma como os sulfatos afetam os catalisadores, trabalho futuro pode ser feito para investigar como os efeitos negativos podem ser mitigados. Adicionalmente, as conclusões sobre os sulfatos também podem ser aplicadas a outros estudos sobre o impacto do fósforo e dos óxidos de fósforo, presente no combustível biodiesel, no desempenho do catalisador. Isso poderia levar à criação de catalisadores mais eficazes para motores movidos a biodiesel.

O professor Bernasek disse:"Os resultados desta pesquisa fundamental sobre os mecanismos de desativação de catalisador fornecem a base para o desenvolvimento de novos catalisadores e novos protocolos de regeneração de catalisadores. Catalisadores de remediação de exaustão mais eficientes e robustos beneficiam o meio ambiente, reduzindo a emissão de óxidos de nitrogênio e permitindo o uso de mais eficientes motores, cortando a emissão geral de carbono. Isso ajuda a reduzir o impacto do uso contínuo de curto prazo de combustíveis fósseis, e acelerar nossa transição para biocombustíveis neutros em carbono. "