A combinação de eletroquímica e tecnologia de fluxo é muito promissora para a produção sustentável de produtos químicos valiosos, como matérias-primas de base biológica. O pesquisador Yiran Cao explorou a síntese orgânica eletroquímica em fluxo, e especialmente microrreatores de fluxo contínuo, um campo novo e estimulante que apresenta vários desafios. Cao defendeu seu Ph.D. tese na terça-feira, 7 de setembro.

A eletroquímica se preocupa com a relação entre os processos elétricos e químicos. Esses fenômenos sempre ocorrem na interface entre dois condutores, um eletrólito e um eletrodo.

Tem várias vantagens sobre as reações químicas normais, pois permite que você execute química com elétrons sem traços como reagentes. Isso significa menos uso de produtos químicos perigosos. Também lhe dá a oportunidade de usar eletricidade verde derivada de fontes de energia sustentáveis, como a energia solar e eólica. Também é altamente ajustável e escalonável, o que torna possível a produção de produtos químicos valiosos de uma forma segura e sustentável.

A promessa de fluxo

Quando combinada com a tecnologia de fluxo (que se preocupa com a dinâmica dos fluidos), a eletroquímica fornece um controle ainda maior sobre as condições de reação. A implementação de reações eletroquímicas em fluxo, Contudo, é muito mais complicado do que simplesmente bombear a mistura de reação em uma célula eletrolítica.

"Compreender os princípios de engenharia por trás das observações pode ajudar a explorar todo o potencial da tecnologia, "diz Yiran Cao.

Em sua dissertação, o pesquisador nascido na China explorou a síntese orgânica eletroquímica em fluxo, com foco nos chamados microrreatores de fluxo contínuo, que pode ser usado para converter matérias-primas de base biológica.

Sua pesquisa envolveu várias etapas, do projeto e verificação de um reator de microfluxo eletroquímico, a conversão eletroquímica de furfural (um produto químico de base biológica típico) em produtos químicos valiosos em fluxo, à transformação e aceleração de reações eletroquímicas bifásicas gás-líquido em um reator de microfluxo, e a análise numérica do regime de fluxo de Taylor líquido-líquido.

Ponto de partida

"Era meu objetivo combinar química orgânica e engenharia química, que esperamos servir como uma referência útil e ponto de partida para outros pesquisadores que procuram traduzir sua eletroquímica em fluxo, "diz o pesquisador.

"Embora um progresso significativo tenha sido feito ao longo da última década, avançar tem um desafio. A comunidade deve se concentrar mais em exemplos que fornecem vantagens decisivas, como a eletroquímica multifásica. Isso permanece amplamente sub-representado até o momento. "

Um dos desafios que Cao encontrou em sua pesquisa foi o entupimento dos canais, que, de acordo com ele, continua a ser o calcanhar de Aquiles da tecnologia de microrreatores. Resolver essas questões, sem dúvida, requer esforços colaborativos entre engenheiros químicos e químicos da academia e da indústria, ele acredita.

"Estou confiante de que o progresso nesses aspectos aumentará a utilidade da tecnologia de reator de fluxo e ampliará os limites da eletroquímica orgânica sintética."