Um novo processo doce está tornando o azedo mais prático.

Os engenheiros da Rice University estão transformando o monóxido de carbono diretamente em ácido acético - o agente químico amplamente usado que dá ao vinagre seu sabor - com um reator catalítico contínuo que pode usar eletricidade renovável com eficiência para produzir um produto altamente purificado.

O processo eletroquímico pelos laboratórios dos engenheiros químicos e biomoleculares Haotian Wang e Thomas Senftle da Brown School of Engineering de Rice resolve problemas com tentativas anteriores de reduzir o monóxido de carbono (CO) em ácido acético. Esses processos exigiam etapas adicionais para purificar o produto.

O reator ecológico usa cubos de cobre em nanoescala como o catalisador primário, juntamente com um eletrólito de estado sólido exclusivo.

Em 150 horas de operação contínua de laboratório, o dispositivo produziu uma solução com até 2% de ácido acético em água. O componente ácido era até 98% puro, muito melhor do que o produzido por meio de tentativas anteriores de catalisar o CO em combustível líquido.

Os detalhes aparecem no Proceedings of the National Academy of Sciences.

Junto com vinagre e outros alimentos, o ácido acético é usado como anti-séptico em aplicações médicas; como solvente para tinta, tintas e revestimentos; e na produção de acetato de vinila, um precursor da cola branca comum.

O processo de arroz baseia-se no reator do laboratório Wang para produzir ácido fórmico a partir de dióxido de carbono (CO ₂ ) Essa pesquisa estabeleceu uma base importante para Wang, recentemente nomeado Packard Fellow, ganhar um subsídio de US $ 2 milhões da National Science Foundation (NSF) para continuar explorando a conversão de gases de efeito estufa em combustíveis líquidos.

"Estamos atualizando o produto de um químico de um carbono, o ácido fórmico, para dois carbonos, o que é mais desafiador, "Disse Wang." As pessoas tradicionalmente produzem ácido acético em eletrólitos líquidos, mas eles ainda têm o problema de baixo desempenho, bem como separar o produto do eletrólito. "

"O ácido acético normalmente não é sintetizado, claro, de CO ou CO ₂ , "Senftle acrescentou." Essa é a chave aqui:estamos pegando os gases residuais que queremos mitigar e os transformando em um produto útil. "

Foi necessário um acoplamento cuidadoso entre o catalisador de cobre e o eletrólito sólido, o último foi transportado do reator de ácido fórmico. "Às vezes, o cobre produz produtos químicos ao longo de dois caminhos diferentes, "Disse Wang." Pode reduzir o CO em ácido acético e álcoois. Nós projetamos cubos de cobre dominados por uma faceta que pode ajudar neste acoplamento carbono-carbono, com bordas que direcionam o acoplamento carbono-carbono em direção ao ácido acético em vez de outros produtos. "

Modelos computacionais de Senftle e sua equipe ajudaram a refinar o fator de forma dos cubos. "Pudemos mostrar que existem tipos de arestas no cubo, basicamente superfícies mais onduladas, que facilitam a quebra de certas ligações C-O que direcionam os produtos para um lado ou outro, Ele disse. "Ter mais sites de ponta favorece o rompimento dos laços certos no momento certo."

Senftle disse que o projeto foi uma grande demonstração de como teoria e experimento devem se encaixar. "É um bom exemplo de engenharia em muitos níveis, desde a integração dos componentes em um reator até o mecanismo no nível atomístico, "ele disse." Isso se encaixa com os temas da nanotecnologia molecular, mostrando como podemos dimensioná-lo para dispositivos do mundo real. "

A próxima etapa no desenvolvimento de um sistema escalável é melhorar a estabilidade do sistema e reduzir ainda mais a quantidade de energia que o processo requer, Disse Wang.

Estudantes de pós-graduação em arroz Peng Zhu e Chun-Yen Liu e Chuan Xia, o bolsista de pós-doutorado J. Evans Attwell-Welch, são co-autores principais do artigo.