Onde quer que a produção de gases de efeito estufa nocivos não possa ser evitada, eles devem ser convertidos em algo útil:essa abordagem é chamada de "captura e utilização de carbono". Catalisadores especiais são necessários para isso. Até agora, no entanto, o problema era que uma camada de carbono se forma rapidamente nesses catalisadores - isso é chamado de "coqueificação" - e o catalisador perde seu efeito.
Na TU Wien, uma nova abordagem foi adotada:pequenas nanopartículas metálicas foram produzidas em cristais de perovskita por meio de pré-tratamento especial. A interação entre a superfície do cristal e as nanopartículas garante então que a reação química desejada ocorra sem o temido efeito de coqueificação. Os pesquisadores publicaram seu trabalho em Applied Catalysis B:Environmental .

Reforma a seco:gases de efeito estufa tornam-se gás de síntese

Dióxido de carbono (CO₂ ) e o metano são os dois gases de efeito estufa produzidos pelo homem que mais contribuem para as mudanças climáticas. Ambos os gases ocorrem frequentemente em combinação, por exemplo, em usinas de biogás.

"A chamada reforma a seco de metano é um método que pode ser usado para converter ambos os gases em gás de síntese útil ao mesmo tempo", diz o Prof. Christoph Rameshan do Instituto de Química de Materiais da TU Wien. “O metano e o dióxido de carbono são transformados em hidrogênio e monóxido de carbono – e então é relativamente fácil produzir outros hidrocarbonetos a partir deles, até biocombustíveis”.

O grande problema aqui é a estabilidade dos catalisadores:"Os catalisadores metálicos que foram usados ​​para esse processo até agora tendem a produzir minúsculos nanotubos de carbono", explica Florian Schrenk, que atualmente está trabalhando em sua dissertação na equipe de Rameshan. Esses nanotubos se depositam como um filme preto na superfície do catalisador e o bloqueiam.

Cristais de perovskita como a chave para o sucesso

A equipe da TU Wien criou agora um catalisador com propriedades fundamentalmente diferentes:"Usamos perovskitas, que são cristais contendo oxigênio, que podem ser dopados com vários átomos de metal", diz Christoph Rameshan. "Você pode inserir níquel ou cobalto, por exemplo, na perovskita - metais que também já foram usados ​​em catálise antes."

Um pré-tratamento especial do cristal com hidrogênio a cerca de 600°C permite que os átomos de níquel ou cobalto migrem para a superfície e formem nanopartículas ali. O tamanho das nanopartículas é crucial:o sucesso foi alcançado com nanopartículas com um diâmetro de 30 a 50 nanômetros. A reação química desejada ocorre então nesses minúsculos grãos, mas ao mesmo tempo o oxigênio contido na perovskita impede a formação de nanotubos de carbono.

"Conseguimos mostrar em nossos experimentos:se você escolher o tamanho certo das nanopartículas, nenhum filme de carbono é criado - o coque não é mais um perigo", diz Florian Schrenk. "Além disso, as nanopartículas são estáveis, a estrutura do catalisador não muda, pode ser usada permanentemente."

Os novos catalisadores de perovskita podem ser usados ​​onde quer que metano e dióxido de carbono sejam produzidos simultaneamente – esse é frequentemente o caso quando se trata de substâncias biológicas, por exemplo, em usinas de biogás. Dependendo da temperatura de reação selecionada, pode-se influenciar a composição do gás de síntese resultante. Dessa forma, o processamento adicional de gases de efeito estufa prejudiciais ao clima em produtos valiosos pode se tornar um importante alicerce para uma economia circular sustentável. + Explorar mais

Novo catalisador para menores emissões de dióxido de carbono