Os pesquisadores esperam produzir a matéria-prima metanol na beira de um campo ou na fazenda usando energia renovável. Além do vento ou do sol, água e CO₂ seriam necessários para produzir as matérias-primas para o processo de metanol verde:monóxido de carbono (CO) e hidrogênio (H₂ ), que reagem cataliticamente para formar metanol.



Isto é possível graças a um novo catalisador desenvolvido em Rostock. Um processo baseado nisso dispensa completamente as matérias-primas fósseis. E é altamente seletivo, praticamente não produzindo subprodutos.

O catalisador é à base de manganês, como explica Gordon Neitzel, do Instituto Leibniz de Catálise (LIKAT):"O átomo metálico forma o centro catalítico. Ele é fixado e protegido por uma espécie de andaime, o chamado ligante."

Como parte de seu doutorado, Gordon Neitzel otimizou a estrutura molecular desse ligante e deu os retoques finais ao complexo catalisador, por assim dizer. Os resultados foram publicados na revista ChemCatChem .

Gestão climaticamente neutra com E4MeWi

O trabalho faz parte da rede de pesquisa E4MeWi. A abreviatura significa "Energie-Effiziente Erneuerbare Energien basierte Methanol-Wirtschaft" (Economia de metanol baseada em energia renovável com eficiência energética). Os parceiros do projeto são CreativeQuantum GmbH em Berlim, Ineratec GmbH em Karlsruhe, Ruhr University Bochum e Bitterfeld-Wolfen Chemical Park.

“Uma economia com impacto neutro no clima, como a República Federal da Alemanha pretende até 2045, também precisa de produtos químicos básicos”, disse Gordon Neitzel.

O metanol é necessário para plásticos e resinas, por exemplo, que são utilizados em todo o lado, desde o mobiliário até à indústria automóvel. A produção de metanol, atualmente de 110 milhões de toneladas métricas por ano em todo o mundo, funciona tradicionalmente com gás natural – a altas pressões de cerca de 50 a 100 bar e temperaturas entre 200 e 300°C, dependendo do processo. A cada tonelada de metanol, as enormes usinas emitem uma tonelada e meia de dióxido de carbono. Isto não tem futuro.

Requisitos reduzidos de pressão e temperatura

O projeto E4MeWi pretende fornecer uma alternativa ao processo convencional. Seu elemento central é o catalisador, que permite H₂ e CO para reagir em estado dissolvido para produzir metanol. O monóxido de carbono é extraído primeiro do CO₂ .

O catalisador de manganês usado para isso foi originalmente desenvolvido na LIKAT no grupo de pesquisa liderado pela Dra. Kathrin Junge e pelo Prof. Ele permite um processo completamente novo que reduz pela metade a pressão e a temperatura necessárias para a produção de metanol.

Além disso, o processo não requer matérias-primas fósseis, o que torna o catalisador um elemento-chave de um futuro CO₂ - e uma economia circular com impacto neutro no clima. Especialmente porque o metanol, produzido de forma verde, também é adequado como meio de armazenamento químico para o hidrogénio, uma das esperanças da transição energética.

Fábricas de metanol em tamanho de contêiner

Os participantes do projeto E4MeWi imaginam uma planta do tamanho de um contêiner que utilize recursos locais para a criação de valor sustentável virtualmente na borda do campo, na fazenda ou no curral:Energia eólica e solar, CO₂ emissões provenientes de fontes pontuais e de biogás, resíduos de plástico ou resíduos de madeira. CO₂ e água são inicialmente combinados para produzir gás de síntese, uma mistura de hidrogênio e monóxido de carbono, que é convertido em metanol usando o novo catalisador.

Gordon Neitzel otimizou significativamente o conhecido catalisador de manganês, desenvolvendo novas estruturas para o ligante que envolve protetoramente o centro cataliticamente ativo. "Sem esta casca, o monóxido de carbono atacaria o átomo de manganês no centro do catalisador e destruiria o composto complexo." Este trabalho já dobrou a velocidade de reação na produção de metanol.

Isto aproxima bastante os parceiros do projecto de uma central economicamente viável. Afinal, isto também faz parte do objectivo dessa produção descentralizada:estabelecer um mercado completamente novo para o comércio de metanol e, assim, promover processos de transformação económica.

Mais informações: Gordon Neitzel et al, Um catalisador de pinça de manganês melhorado para hidrogenação de monóxido de carbono em metanol em baixa temperatura, ChemCatChem (2023). DOI:10.1002/cctc.202301053
Fornecido pelo Instituto Leibniz de Catálise