Um novo, ambientalmente amigável, processo de etapa única foi desenvolvido para converter dióxido de carbono em hidrocarbonetos superiores usando plasma, de acordo com cientistas e engenheiros.

Converter dióxido de carbono em combustíveis líquidos utilizáveis ​​e produtos químicos de valor agregado, como plásticos, oferece não apenas uma solução possível para reduzir as emissões de dióxido de carbono, mas também o potencial para aliviar a dependência de combustíveis fósseis. Contudo, a conversão de dióxido de carbono através da catálise - uma aceleração de uma reação química - normalmente requer várias etapas e alta temperatura (cerca de 400-750 graus Fahrenheit) e alta pressão (150 a 600 libras por polegada quadrada), condições que requerem uma grande quantidade de energia para serem criadas. Encontrar uma maneira melhor de converter o dióxido de carbono residual em condições amenas continua sendo um grande desafio na catálise.

Pesquisadores da Penn State, a Universidade Chinesa de Hong Kong e a Universidade de Sichuan podem ter encontrado uma solução. A equipe desenvolveu uma etapa, processo catalítico habilitado por plasma para converter dióxido de carbono em hidrocarbonetos superiores. Ao contrário dos processos tradicionais, este método de hidrogenação é operado em baixa temperatura (75 graus Fahrenheit) e pressão (15 libras por polegada quadrada) usando um reator de plasma de leito fixo de descarga de barreira dielétrica.

O principal componente para fazer esse novo processo funcionar é a adição de plasma não térmico, que fornece um meio distinto para realizar a conversão catalítica em baixas temperaturas devido às suas características de não equilíbrio, disseram os cientistas.

"Existem muitos elétrons de alta energia na fase de plasma, "disse Xiaoxing Wang, professor associado de pesquisa no Penn State EMS Energy Institute. "Esses elétrons podem ativar as moléculas de dióxido de carbono e hidrogênio na fase gasosa por meio de excitação e dissociação, sem a necessidade de adsorção de superfície e ativação, conforme necessário para a catálise térmica tradicional, então a reação pode ser operada em baixa temperatura. "

O próprio plasma pode permitir a hidrogenação do dióxido de carbono em monóxido de carbono à temperatura ambiente. Embora vários catalisadores tenham sido estudados anteriormente para hidrogenação de dióxido de carbono catalítico por plasma, esses experimentos produziram apenas monóxido de carbono e metano, com apenas um relatório mostrando uma seletividade de hidrocarbonetos mais alta de cerca de 14%. Este novo estudo é a primeira vez que este processo rendeu uma maior seletividade de hidrocarbonetos de 46% a uma taxa de conversão de dióxido de carbono de 74%.

Este trabalho, publicado recentemente em Química verde , mostra o impacto substancial da configuração do leito do catalisador na hidrogenação de dióxido de carbono catalítico por plasma para hidrocarbonetos superiores em uma etapa a baixa temperatura e pressão atmosférica, disseram os cientistas.

Atualmente, os pesquisadores estão usando um catalisador Fisher-Tropsch suportado por óxido de alumínio convencional para o processo. Eles acreditam que o método poderia ser melhorado ainda mais e estão desenvolvendo um catalisador ainda mais eficaz, através da exploração de como o plasma contribui para a conversão de dióxido de carbono e formação de hidrocarbonetos no processo de leito de dois catalisadores habilitado para plasma.

“A conversão de dióxido de carbono está enfrentando o desafio da mudança climática, "Disse Wang." Precisamos fazer algo para reduzir as emissões de dióxido de carbono. Se pudermos converter o dióxido de carbono de volta em combustíveis, fechamos o ciclo do carbono e tornamos todo o processo muito mais sustentável e verde. Este trabalho fornece uma nova estratégia no desenvolvimento de novos processos para hidrogenação de dióxido de carbono em baixa temperatura e pressão. "