A pesquisa de metais líquidos inova na fabricação química sustentável com catalisadores aprimorados com metais
Esquema do efeito do metal líquido na reação do MTH por dessorção de espécies de carbono. Crédito:Nature Communications (2024). DOI:10.1038/s41467-024-46232-9 Uma equipe de coautores de cinco países diferentes descobriu um novo conceito de design para catalisadores usados no processo industrialmente crucial de metanol em hidrocarboneto (MTH), permitindo a produção de commodities químicas de alta demanda a partir de fontes abundantes de metanol.
"Um aumento notável de 14 vezes na vida útil do catalisador foi alcançado pelo emprego de gálio líquido como promotor, cujos efeitos em nível molecular no catalisador em funcionamento foram descobertos através de meticulosos estudos espectroscópicos in situ conduzidos na Universidade Charles", disse um dos autores do estudo. o estudo Mariya Shamzhy do Centro de Materiais Avançados da Universidade Charles, Faculdade de Ciências.
Num avanço significativo para o campo da engenharia química, os cientistas revelaram uma nova abordagem para melhorar a eficiência e a sustentabilidade do processo MTH, um método chave para converter metanol em produtos químicos e combustíveis valiosos. Esta pesquisa demonstra o uso de metais de baixo ponto de fusão, como o gálio (Ga), para melhorar significativamente o desempenho e a vida útil dos catalisadores envolvidos no processo MTH. A pesquisa foi publicada na revista Nature Communications .
Tradicionalmente, o processo MTH depende de catalisadores zeólitos. Embora eficazes, estes catalisadores sofrem de desativação rápida causada pela deposição de coque, necessitando de tratamentos de regeneração frequentes e dispendiosos. A abordagem inovadora introduzida pela equipe de pesquisa aproveita as propriedades únicas do gálio para retardar a deposição de coque e aumentar a dessorção de espécies carbonáceas dos catalisadores zeólitos. Isto não só prolonga a vida operacional dos catalisadores, mas também aumenta a eficiência e a sustentabilidade geral do processo.
Uma descoberta importante da pesquisa foi que a mistura física do zeólito ZSM-5 com gálio líquido resultou em um catalisador que demonstrou uma vida útil melhorada na reação MTH, aumentando por um fator de até aproximadamente 14 vezes em comparação com os tradicionais catalisadores de zeólito ZSM-5 . Esta melhoria notável abre a porta para processos de fabricação de produtos químicos mais econômicos e ecologicamente corretos.
As implicações desta pesquisa são profundas, oferecendo uma rota alternativa para o projeto e preparação de catalisadores zeólitos resistentes à desativação. Ao reduzir a necessidade de tratamentos de regeneração regulares, este método não só reduz os custos de produção, mas também diminui a pegada ambiental associada à produção de produtos químicos.
Este avanço representa um passo fundamental na busca por métodos de produção química mais sustentáveis e eficientes. Ele ressalta o potencial de integração de novos materiais e técnicas inovadoras para superar desafios de longa data na indústria.
As descobertas da equipe de pesquisa oferecem um caminho promissor para o desenvolvimento de catalisadores de próxima geração que desempenharão um papel crucial na fabricação sustentável de produtos químicos valiosos a partir do metanol.
"O novo conceito de utilização de metais líquidos como promotores de catalisadores zeólitos introduz possibilidades interessantes para o desenvolvimento de sistemas catalíticos mais eficientes e robustos para uma ampla gama de processos industriais", concluiu um dos autores correspondentes, Vitaly V. Ordomsky da Université de Lille, Unité de Catalyze et Chimie du Solide.
