A produção sustentável de combustível e produtos químicos está mais perto de se tornar uma realidade prática depois que os pesquisadores da KAUST analisaram um catalisador de transferência de hidreto eletroquímico sem metais preciosos e descobriram que o molibdênio estava desempenhando o papel central.
A platina tem sido o catalisador preferido para a transferência eletroquímica de hidretos, um processo químico versátil para a produção de produtos químicos valiosos ou combustíveis sem carbono. Se esse processo eletroquímico fosse alimentado com eletricidade renovável, poderia possibilitar uma sociedade mais sustentável. A platina, no entanto, é um metal precioso raro e caro, colocando limitações significativas na aceitação dessa tecnologia.

Um metal muito mais abundante e menos caro, o molibdênio, poderia tomar o lugar da platina no processo, mostraram Magnus Rueping e sua equipe.

Vários catalisadores à base de molibdênio, incluindo sulfeto de molibdênio, mostraram-se anteriormente promissores para a eletrocatálise de transferência de hidretos, mas a razão para sua alta atividade não era clara, e o papel do molibdênio, em particular, permaneceu um mistério. "Queríamos determinar como esse catalisador funcionava", diz Jeremy Bau, pesquisador do laboratório de Rueping.

A equipe aplicou uma técnica chamada espectroscopia de ressonância paramagnética eletrônica (EPR) em uma tentativa de estudar o eletrocatalisador de sulfeto de molibdênio em ação em tempo real. "Inesperadamente, conseguimos capturar todo o processo enquanto estava acontecendo", diz Bau. "Conseguimos capturar o estado ativo do catalisador:íons Mo3+ diretamente ligados ao hidrogênio."

A descoberta de que os íons de molibdênio participam diretamente da transferência de hidretos pode levar a catalisadores aprimorados. “Se pudermos demonstrar uma teoria coesa de como o molibdênio é responsável pela atividade de transferência de hidretos, podemos nos concentrar em melhorar o molibdênio para que possa ser competitivo com a platina e também no desenvolvimento de novos catalisadores de molibdênio como substitutos mais baratos da platina”, diz Bau.

Uma aplicação do catalisador poderia ser dividir eletroquimicamente as moléculas de água para produzir gás hidrogênio como forma de transformar a eletricidade renovável em um combustível armazenável e transportável. No entanto, a equipe também mostrou que o catalisador tinha um grande potencial para capacitar biocatalisadores de enzimas para a produção de produtos químicos verdes.

Nas células, as enzimas geralmente trabalham com a molécula transportadora de energia NADH da natureza para catalisar reações. No entanto, o NADH é proibitivamente caro para biocatálise industrial. O hidreto de molibdênio gerado eletroquimicamente provou ser altamente eficaz na regeneração de NADH in situ no frasco de reação bioquímica.

"Ficamos surpresos com a eficiência do processo", diz Rueping. "Subprodutos são evitados e NADH puro é produzido. Nossa descoberta levanta a possibilidade de que o objetivo de longa data de fazer produtos químicos por meio de enzimas possa ser viabilizado pela eletroquímica". + Explorar mais

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