p Seria uma vitória tripla - para o clima, recursos de matéria-prima, e a indústria química. Com o trabalho deles, cientistas do Instituto Fritz Haber da Sociedade Max Planck em Berlim esperam criar a base para a extração de produtos químicos úteis, como plásticos, do metano que geralmente é queimado durante a produção de petróleo. Eles estão estudando como projetar um catalisador que converta metano em eteno com mais eficiência do que é possível atualmente. Eles agora encontraram uma pista inovadora. p Cerca de 140 bilhões de metros cúbicos de metano, que escapa durante a produção global de petróleo, são queimados todos os anos. Isso é consideravelmente mais do que os 90 bilhões de metros cúbicos de gás natural que a Alemanha consumiu em 2019. Isso não apenas alimenta as mudanças climáticas, mas também desperdiça um combustível fóssil não renovável. Contudo, não seria lucrativo construir oleodutos ou plantas de liquefação para as quantidades relativamente pequenas de metano extraídas acidentalmente em locais individuais de produção de petróleo. Seria, Contudo, Vale a pena transportar o metano se ele puder ser economicamente convertido em substâncias de interesse da indústria química. Uma dessas substâncias é o eteno, o material de partida para o polietileno e muitos outros produtos. Estes são produzidos quase exclusivamente a partir de petróleo bruto. Infelizmente, a reação química que converte metano diretamente em eteno ocorre em altas temperaturas. "Isso não custa apenas muita energia, mas também resulta em uma grande proporção da combustão do metano para formar o subproduto indesejável CO ₂ , "diz Annette Trunschke, líder do grupo de pesquisa no Instituto Fritz Haber da Sociedade Max Planck. "Portanto, ainda não faz sentido."

p O sódio é o componente essencial

p A química e sua equipe querem mudar isso. É por isso que eles se voltaram para o componente decisivo do processo:o catalisador feito de sódio, manganês, tungstênio, e silício. Isso facilita a conversão química do metano em eteno - embora até agora apenas a 700 ° C. A fim de desenvolver catalisadores que funcionem em temperaturas mais baixas (ou seja, com menos entrada de energia) e promovam apenas a formação dos produtos desejados, os químicos precisam primeiro saber o que é importante em um catalisador para essa reação. De acordo com a pesquisa do grupo de Trunschke, este componente essencial é o sódio.

p "Até agora, tem havido várias teorias sobre qual elemento do catalisador é crucial para converter metano em eteno, "diz Trunschke." Foi uma surpresa que o sódio, de todas as coisas, era o componente importante porque deveria realmente evaporar nas altas temperaturas da reação ". No entanto, a pesquisa revelou outra coisa. Em altas temperaturas, o metal alcalino é convertido no óxido de sódio cataliticamente ativo. O óxido é liberado apenas por um curto período de tempo e em quantidades mínimas por causa da interação próxima com os outros componentes do catalisador, e é assim impedido de evaporar. "Isso deixa claro que os outros componentes do catalisador são necessários apenas para liberar e estabilizar a forma ativa do catalisador, "diz Trunschke.

p Conexão ao vivo com o catalisador de trabalho

p Os pesquisadores chegaram a essa conclusão porque foram os primeiros a observar o catalisador em ação. Usando espectroscopia Raman em um aparelho especialmente desenvolvido, eles analisaram quais substâncias são produzidas no catalisador enquanto os materiais iniciais da reação fluíam sobre ele. "Até aqui, os catalisadores foram estudados apenas antes e depois da catálise. As análises usando espectroscopia Raman em altas temperaturas foram realizadas até agora apenas em catalisadores não funcionais, "diz Maximilian Werny, quem fez os experimentos como parte de sua tese de mestrado. "Usando a espectroscopia Raman, observamos pela primeira vez como os produtos são criados. "

p Tanto a possibilidade de obter uma imagem viva da conversão do metano em eteno, e o conhecimento do catalisador feito de sódio, manganês, tungstênio, e o silício pode ajudar os químicos a desenvolver mediadores químicos que funcionam em temperaturas mais baixas e, assim, produzem apenas o desejado, produtos úteis e sem CO ₂ de uma maneira mais direcionada. Uma abordagem poderia ser substituir o sódio por outros metais alcalinos e testar se os catalisadores correspondentes produzem eteno em temperaturas mais baixas. "Você provavelmente precisaria de outros componentes para segurar o metal no lugar, ", disse Trunschke. Ela e sua equipe seriam capazes de seguir o modo de ação dos candidatos a catalisadores alternativos. Os químicos devem ser capazes de desenvolver um catalisador que ajudará a prevenir o desperdício de metano na produção de petróleo e fazer pelo menos um pequena contribuição para a proteção do clima.