p Pesquisadores da Tokyo Metropolitan University criaram um novo catalisador de óxido de vanádio substituído por tungstênio para quebrar óxidos de nitrogênio prejudiciais em exaustão industrial. Seu novo material catalisador funciona em temperaturas mais baixas e não sofre grandes quedas no desempenho ao processar o escapamento 'úmido', resolvendo uma grande desvantagem em catalisadores de óxido de vanádio convencionais. Eles descobriram que a dispersão não agregada de tungstênio atômico na estrutura cristalina original desempenha um papel fundamental em como ele funciona. p A redução catalítica seletiva (SCR) é uma tecnologia essencial para manter o ar limpo. O escapamento industrial passa por unidades catalíticas e reage com um redutor para converter óxidos de nitrogênio prejudiciais em nitrogênio e água. Altos níveis de óxidos de nitrogênio não prejudicam apenas as plantações e a vegetação, mas pode prejudicar diretamente as pessoas, agravando a asma e outros problemas respiratórios. Isso torna o amplo, implantação eficiente da tecnologia SCR particularmente importante para a sociedade.

p Mas os catalisadores SCR convencionais têm muitos problemas que afetam o desempenho e a eficiência. Para catalisadores de óxido de vanádio que usam amônia como redutor, um grande fator limitante é o desempenho em diferentes temperaturas. Os catalisadores convencionais de óxido de vanádio funcionam melhor entre 200 e 400 graus Celsius. Em um sistema de caldeira, isso significa que as unidades devem ser colocadas perto da câmara de combustão, tornando-os mais suscetíveis aos danos das cinzas. Em trabalhos anteriores, uma equipe liderada pelo professor Toru Murayama, da Universidade Metropolitana de Tóquio, criou um novo catalisador de óxido de vanádio a granel que funciona com eficiência de 100 a 150 graus Celsius. Contudo, temperaturas mais baixas levaram a outro problema - vapor de água. Em temperaturas mais baixas, exaustão industrial normalmente contém 10-20% de vapor de água por volume. Uma vez que os catalisadores de óxido de vanádio sofrem uma queda severa no desempenho quando o gás está úmido, novos avanços foram necessários para aproveitar ao máximo esse novo material catalítico.

p Agora, a mesma equipe resolveu esse problema criando um novo, catalisador de óxido de vanádio a granel substituído com tungstênio. Ao substituir parte do vanádio na estrutura cristalina do catalisador por tungstênio, eles descobriram que não era mais suscetível a grandes quedas no desempenho. A 150 graus Celsius, enquanto o catalisador de óxido de vanádio a granel anterior da equipe sofreu uma queda na taxa de conversão de 82 para 47% quando o gás estava úmido, o desempenho do novo catalisador substituído por tungstênio caiu apenas de> 99% de conversão para 94%. Isso torna o material ideal para o processamento de gases de escape industriais reais.

p Contudo, mais tungstênio não significa necessariamente melhor desempenho. A equipe descobriu que a dispersão atômica não agregada da quantidade certa de tungstênio era vital. Tanto o tungstênio quanto o vanádio precisam trabalhar juntos:em condições úmidas, o material substituído por tungstênio tornou mais locais disponíveis para a produção de íons de amônio que poderiam então reagir com óxidos de nitrogênio próximos aos íons de vanádio vizinhos. A equipe espera que seus insights sobre o mecanismo e o desempenho superior de seu catalisador em condições realistas levem a novos produtos SCR industriais e a um ar mais limpo em um futuro não muito distante.