A sustentabilidade é uma questão importante nos negócios e na indústria nos dias de hoje. Muitas empresas reconhecem a necessidade de encontrar as melhores soluções possíveis e neutras para o clima para a fabricação de seus produtos e reduzir a produção de poluentes. Isso significa que procuram opções de fabricação que não requeiram o uso de matérias-primas fósseis. Grande potencial a este respeito é visto na eletrossíntese, um processo que envolve a transformação de substâncias químicas em uma célula de eletrólise usando energia elétrica.

Uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Siegfried Waldvogel, porta-voz da área de pesquisa de alto nível SusInnoScience na Johannes Gutenberg University Mainz (JGU), já demonstrou, por exemplo, que é possível usar esta técnica para extrair o composto de sabor vanilina de resíduos de madeira. Uma aplicação particularmente promissora da eletrossíntese seria seu uso para a produção de precursores de plásticos. A eletrossíntese não só seria mais eficiente do que as técnicas convencionais, mas também não implicaria no consumo de recursos fósseis. Contudo, há um obstáculo significativo e ainda amplamente esquecido:durante a eletrossíntese, ocorre um processo conhecido como corrosão catódica. A equipe de Waldvogel decidiu explorar essa questão mais profundamente, empreendendo primeiro uma revisão da literatura sobre o assunto. Os resultados dessa pesquisa foram publicados recentemente em Avaliações Químicas .

A equipe de pesquisa avaliou artigos que tratam da corrosão catódica que apareceram nos últimos 130 anos, incluindo cerca de 30 artigos produzidos por eles próprios. "Nossa equipe e um grupo chinês são os únicos com a experiência necessária para realizar essa revisão de literatura, "enfatizou Waldvogel.

De acordo com Waldvogel, os cientistas estão cientes do problema da corrosão catódica há mais de 200 anos, mas um meio de prevenir isso ainda não foi encontrado. Enquanto a oxidação do eletrodo positivo, o ânodo, durante a eletrólise foi exaustivamente investigada, ainda existem muitas questões sem resposta sobre a redução que acontece no eletrodo negativo, o cátodo. “É necessário usar materiais para os eletrodos que tenham um alto sobrepotencial em relação ao hidrogênio, então, por essa razão, metais pesados ​​tóxicos, como chumbo e estanho, estão empregados, "disse Waldvogel." No entanto, o cátodo se dissolve gradualmente - ou corrói - e libera esses metais venenosos. "Isso pode resultar na contaminação dos produtos químicos sintetizados, qual é, claro, um efeito indesejável. “Se pudéssemos prevenir esta corrosão, teríamos removido um dos principais obstáculos no caminho para a eletrificação dos processos de produção, ", acrescentou. O químico está atualmente trabalhando em dois projetos destinados a encontrar uma solução para o problema. O projeto denominado" Estratégias para Superar as Limitações Contemporâneas das Conversões Eletrossintéticas Redutivas em Meios Aquosos "acaba de ser iniciado este mês. Está sendo financiado pela a Fundação Alemã de Pesquisa (DFG) e a Fundação Nacional de Ciência dos Estados Unidos no valor de aproximadamente 1 milhão de euros.

O foco aqui está em uma aplicação prática. Trabalhando em colaboração com uma equipe da Iowa State University, o objetivo é desenvolver um método de geração de precursores para plásticos a partir de resíduos agrícolas - e esses produtos serão sintetizados no cátodo. "Supondo que tenhamos sucesso, poderemos, no futuro, usar resíduos para fazer intermediários químicos, resultando em aumento de valor sustentável, "afirmou Waldvogel. Segundo a equipe da Universidade de Mainz, eles considerarão principalmente as várias maneiras pelas quais os eletrodos podem ser revestidos por sais, enquanto seus equivalentes americanos estarão se concentrando no uso de ligas com as quais se espera que a corrosão catódica possa ser inibida.

Desde o início de 2021, pesquisadores das duas áreas de pesquisa de alto nível da JGU, SusInnoScience e M ³ ODEL tem trabalhado juntos no projeto ECHELON, para a qual a Fundação Carl Zeiss está fornecendo cerca de 2 milhões de euros em financiamento. “O objetivo é obter uma melhor compreensão da teoria subjacente aos processos que ocorrem durante a eletrólise. Para isso, estamos combinando aspectos dos dois campos importantes da química quântica e modelagem multi-escala, "disse Waldvogel." A química quântica nos permite calcular as reações químicas no cátodo, enquanto a modelagem em várias escalas nos permite mapear teoricamente o movimento e a concentração dos íons no fluido em torno do cátodo, "concluiu.