Pesquisadores da Universidade de Estocolmo foram capazes de estudar pela primeira vez a superfície de um catalisador de cobre-zinco quando o dióxido de carbono é reduzido a metanol. Os resultados são publicados na revista científica Science . Um melhor conhecimento do processo catalítico e a possibilidade de encontrar materiais ainda mais eficientes abrem as portas para uma transição verde na indústria química.
O metanol é atualmente um dos mais importantes produtos químicos básicos da petroquímica, com uma produção anual de 110 milhões de toneladas, podendo ser convertido em dezenas de milhares de produtos diferentes e utilizado na fabricação de, por exemplo, plásticos, detergentes, produtos farmacêuticos e combustíveis . O metanol também tem potencial para se tornar um futuro transportador de energia onde, por exemplo, o combustível de aviação pode ser produzido usando dióxido de carbono e hidrogênio capturados da eletrólise da água em vez de usar gás natural. Uma futura transformação verde da indústria química, semelhante à do aço verde, onde a energia eólica ou solar aciona as células eletrolíticas é, portanto, uma possibilidade.

"O desafio tem sido investigar experimentalmente a superfície do catalisador com métodos sensíveis à superfície sob condições reais de reação a pressões e temperaturas relativamente altas. Essas condições há muitos anos não são alcançáveis ​​e diferentes hipóteses sobre o zinco estar disponível como óxido, metálico ou em liga com cobre surgiu, mas não pôde ser verificado de forma inequívoca", diz Anders Nilsson, professor de física química da Universidade de Estocolmo.

"É fantástico que tenhamos sido capazes de esclarecer este tópico complexo da formação de metanol sobre o catalisador de cobre-zinco após muitos anos de esforço", diz Peter Amann, primeiro autor da publicação.

"O que é especial é que construímos um instrumento de espectroscopia de fotoelétrons em Estocolmo que permite estudos de superfícies de catalisadores sob altas pressões e, assim, poder observar diretamente o que acontece quando a reação ocorre", diz David Degerman, Ph.D. estudante de física química na Universidade de Estocolmo. "Abrimos uma nova porta para catálise com nosso novo instrumento."

"Conseguimos usar nosso instrumento para demonstrar que o zinco é ligado ao cobre logo na superfície e isso fornece locais atômicos especiais onde o metanol é criado a partir do dióxido de carbono", diz Chris Goodwin, pesquisador de Física Química da Universidade de Estocolmo. "Durante os processos industriais, uma pequena quantidade de monóxido de carbono é misturada, o que impede a formação de óxido de zinco a partir do dióxido de carbono."

"Ter nosso instrumento de Estocolmo em uma das fontes de raios-X mais brilhantes do mundo no PETRA III em Hamburgo foi crucial para conduzir o estudo", diz Patrick Lömker, pós-doutorando da Universidade de Estocolmo. "Agora podemos imaginar o futuro com fontes ainda mais brilhantes quando a máquina for atualizada para PETRA IV."

"Agora temos as ferramentas para conduzir pesquisas que levem a possíveis outros materiais catalisadores que podem ser usados ​​melhor para combinar com o hidrogênio produzido por eletrólise para a transição verde da indústria química, que hoje é completamente baseada em fósseis e responde por 8% do as emissões mundiais de dióxido de carbono", diz Anders Nilsson. + Explorar mais

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