Se a ciência e a natureza tivessem um bebê, certamente seria o zeólito. Essa rocha especial, com sua estrutura porosa que retém água em seu interior, também retém átomos e moléculas que podem causar reações químicas. É por isso que os zeólitos são importantes como catalisadores, ou substâncias que aceleram as reações químicas sem se prejudicarem. Os zeólitos fazem sua mágica nas indústrias de drogas e energia e uma série de outras. Com os petroquímicos, eles quebram grandes moléculas de hidrocarbonetos em gasolina e em todos os tipos de subprodutos de petróleo. Aplicações como craqueamento catalítico fluido e hidrocraqueamento dependem fortemente de zeólitos.
Tão importante é o uso de zeólitos que décadas atrás os cientistas começaram a fabricá-los (os sintéticos) em laboratório com o número total de estruturas cristalinas superior a 250.

Agora, um alicerce indiscutível na comunidade global de pesquisa de zeólitas, Jeffrey Rimer, professor Abraham E. Dukler de engenharia química e biomolecular na Universidade de Houston, publicou uma revisão na Síntese da Natureza journal resumindo métodos ao longo da última década que foram usados ​​para preparar zeólitos de última geração com dimensões nanométricas e estruturas hierárquicas.

Os resultados enfatizam que quanto menor é melhor e a estrutura é fundamental.

"Essas características são críticas para seu desempenho em uma ampla gama de aplicações industriais. Notavelmente, os pequenos poros das zeólitas impõem limitações de difusão para processos envolvendo catálise ou separações onde pequenas moléculas devem acessar os poros sem obstrução pelo acúmulo de materiais residuais como coque, que é um depósito carbonáceo que bloqueia os poros", relata Rimer. "Isso exige novos métodos para preparar zeólitos com tamanhos menores e maior área de superfície, o que é uma tarefa desafiadora porque poucos zeólitos podem ser preparados com tamanhos inferiores a 100 nanômetros".

O artigo de revisão resume métodos avançados para atingir esse objetivo, incluindo o trabalho do próprio grupo de Rimer sobre zeólitas aletadas, que ele inventou. Os zeólitos com aletas são uma classe totalmente nova de catalisadores porosos usando recursos exclusivos de tamanho nano para acelerar a química, permitindo que as moléculas pulem os obstáculos que limitam a reação.

Rimer também examina como o surgimento da análise de dados e do aprendizado de máquina está auxiliando o design de zeólitos e fornece perspectivas futuras nesta crescente área de pesquisa. Isso ajuda a compor os "novos métodos" que Rimer sugere como imperativos, resultando em grandes vantagens de infundir análises computacionais e de big data para fazer a transição da síntese de zeólitas para longe das metodologias de tentativa e erro.

Além disso, acelerar o processo de cristalização das zeólitas e acelerar as reações das próprias zeólitas resultará em muitas vantagens socioeconômicas, segundo Rimer.

“O design aprimorado de zeólitas inclui o desenvolvimento de catalisadores aprimorados para aplicações de energia (incluindo avanços em energia alternativa), novas tecnologias para regular as emissões que afetam o meio ambiente e separações para melhorar os processos industriais com impacto no refino de petróleo, produção de produtos químicos e purificação de água”, ele disse. + Explorar mais

Rompendo engarrafamentos moleculares com materiais nanoporosos aletados