Químicos estabilizam etileno em prata em busca de melhor tecnologia de purificação de etileno
Pirazolato de prata trinuclear responsivo ao etileno [Ag – CF3 ]3 que sofre alterações estruturais com a adição de etileno para formar [Ag – CF3 (C2 H4 )]2 e reverte para [Ag–CF3 ]3 após a remoção do etileno. Crédito:Ciência Química (2023). DOI:10.1039/D3SC04182D A produção de etileno é um dos processos químicos mais importantes utilizados atualmente, com cerca de 300 milhões de toneladas métricas do minúsculo produto químico produzido a cada ano. O gás etileno é usado para criar itens de uso diário, como sacolas de compras e embalagens de filme plástico.
Contudo, a produção de etileno consome enormes quantidades de energia; segundo algumas estimativas, os métodos utilizados para purificar gases como o etileno são responsáveis por cerca de 0,8% do total das emissões de carbono do mundo. O etileno deve ser separado de subprodutos indesejados por meio do craqueamento a vapor, um processo que decompõe hidrocarbonetos pelo refino de petróleo ou gás natural.
Uma equipe de químicos da UTA liderada por Rasika Dias, professora e catedrática de química e bioquímica da Universidade do Texas em Arlington, encontrou um método que poderia tornar esses processos mais sustentáveis.
Nas suas descobertas recentes, publicadas na revista Chemical Science , Dias relata um tipo de material contendo prata que pode absorver etileno em seu estado sólido, ao mesmo tempo em que sofre mudanças notáveis em sua estrutura. Essas moléculas que mudam de forma podem levar a formas sustentáveis de capturar, purificar e liberar etileno gasoso.
“Minha equipe e eu temos trabalhado arduamente tentando encontrar formas mais sustentáveis de separar, purificar e reter o etileno, uma vez que o produto químico é tão importante comercialmente para a nossa economia, desde a indústria petroquímica até a agricultura”, disse Dias.
Estrutura molecular de [Ag – CF3 ]3 ·CH2 Cl2 (topo) e [Ag–CF3 ·(C2 H4 )]2 (parte inferior) obtido a partir de estudos de processo de solução e difração de raios X de cristal único. Crédito:Ciência Química (2023). DOI:10.1039/D3SC04182D
A equipe de pesquisa incluiu o estudante de pós-graduação da UTA, Devaborniny Parasar, e o cientista Mukundam Vanga e colegas do Laboratório Nacional de Argonne em Argonne, Illinois; Stony Brook University em Stony Brook, NY; Universidade San Sabastian em Santiago, Chile; e Universidade Nacional Taras Shevchenko em Kiev, Ucrânia.
"A magnitude e a velocidade das mudanças estruturais que o etileno gasoso impulsiona em sólidos contendo íons de prata são inacreditáveis e não foram exploradas com detalhes tão intrincados", disse Dias. "Também é um desafio estabilizar moléculas com etileno em prata, pois elas criam ligações fracas entre si. Este trabalho também lança luz sobre nossa tecnologia de purificação de etileno à base de cobre."
Nesta pesquisa, a equipe usou técnicas inovadoras de raios X de cristal único e difração de raios X em pó para obter uma compreensão clara do processo "ao vivo" na forma molecular, incluindo a visualização das formas das moléculas com e sem etileno. Os resultados do experimento foram então estudados usando técnicas computacionais detalhadas, o que levou à conclusão de que a prata e o etileno poderiam ser estabilizados com sucesso em várias formas.
“Nossa pesquisa é empolgante porque mostra pela primeira vez a química ao vivo movida pelo etileno em materiais sólidos e cristalinos”, disse Dias. “Embora o nosso trabalho seja preliminar, tem enormes implicações sobre como podemos trabalhar para tornar as matérias-primas para a criação de plástico mais ecológicas”.
