Embora geralmente pensemos no etanol como combustível para o tanque de gasolina, também pode ser transformado em produtos químicos valiosos que podem ajudar a substituir uma variedade de produtos derivados do petróleo, além da gasolina. Contudo, a evolução do etanol para uma gama mais ampla de indústrias requer processos químicos mais eficientes do que os que estão disponíveis hoje.

Cientistas do Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) desenvolveram um novo catalisador que converte etanol em cetonas C5 + que podem servir como blocos de construção para tudo, desde solventes até combustível de aviação. Em um novo jornal, eles descrevem essa química revolucionária e o mecanismo por trás dela.

Atualização de etanol em um recipiente para cetonas C5 +

Os catalisadores são necessários para acelerar as transformações químicas que convertem o etanol em outros compostos. Para ser comercialmente viável, um catalisador deve ser altamente ativo enquanto ainda gera seletivamente os produtos químicos desejados - em outras palavras, deve produzir com segurança o material exato procurado. Os cientistas procuram catalisadores para o etanol que podem produzir os compostos certos de forma eficiente e repetidamente. Em produtos químicos que requerem várias etapas de reação em uma longa cascata de reações químicas em direção ao produto final, isso pode ser uma tarefa difícil.

O catalisador desenvolvido no PNNL condensa várias reações em uma única etapa. O etanol encontra o catalisador sob alta temperatura (370 ° C, ou 698 ° F) e pressão (300 libras por polegada quadrada). Em seguida, ele se converte rapidamente em produtos contendo mais de 70 por cento de cetonas C5 +. O catalisador também parece robusto, permanecendo estável ao longo de 2, 000 horas de uso. O objetivo final é ter um catalisador que possa durar de 2 a 5 anos.

Para sua pesquisa, os cientistas combinaram óxido de zinco e dióxido de zircônio para o catalisador. Esses catalisadores de óxido misto geralmente não alcançam tal seletividade, girando em vez de muitos subprodutos indesejados.

Mas os pesquisadores adicionaram outro ingrediente chave à mistura:paládio. Durante o processo, paládio e zinco formaram uma liga que se comportou de maneira muito diferente de suas partes constituintes, catalisando apenas as etapas de reação necessárias que levam à formação de cetonas C5 +.

"A novidade é produzir essas cetonas formando a liga entre paládio e zinco durante a reação, "disse Karthi Ramasamy, co-autor do estudo e engenheiro de pesquisa sênior no PNNL. "Tantas etapas intermediárias acontecem neste catalisador - cada etapa requer um componente diferente do catalisador para ativá-lo."

Um catalisador, operação flexível

O catalisador pode ser usado para fazer 2-pentanona e / ou 2-heptanona, que são usados ​​em solventes para a indústria eletrônica e geralmente são derivados do petróleo. Cetonas C5 + também podem servir como intermediários para produzir mistura de combustível, lubrificantes, combustível de avião, e óleo diesel. A geração de tais produtos a partir de etanol renovável em vez de recursos fósseis pode ajudar a reduzir as emissões de gases de efeito estufa e aumentar a segurança energética.

"Este catalisador é muito flexível, "Ramasamy disse." Podemos fazer ajustes nas condições de operação, como temperatura e pressão, para obter a composição de produto desejada. "

O processo é mais detalhado no artigo "Conversão Catalítica Direta de Etanol em Cetonas C5 +:Papel da Liga Pd-Zn na Atividade Catalítica e Estabilidade, "publicado no jornal Angewandte Chemie International Edition .