Em um estudo publicado na revista "Nature Communications", uma equipe internacional de cientistas liderada por pesquisadores da Universidade Técnica de Munique (TUM) mostrou como projetar um modelo de catalisador para fornecer os "pontos quentes" reativos necessários para converter efetivamente o metano , o principal componente do gás natural, em produtos químicos ou combustíveis líquidos mais úteis.

O metano é abundante e uma fonte barata de energia, mas também é inerte, o que significa que é difícil quebrar as suas fortes ligações químicas para convertê-lo em outras moléculas. Para superar esse desafio, os cientistas têm investigado o uso de catalisadores, materiais que aceleram as reações químicas sem serem consumidos no processo.

A equipe da TUM, liderada pelo professor Johannes Lercher, usou uma combinação de técnicas experimentais e computacionais para estudar como o metano interage com um modelo de catalisador feito de nanopartículas de ródio apoiadas em uma superfície de óxido de cério. Eles descobriram que a chave para ativar o metano no catalisador era criar “pontos quentes” específicos, onde as moléculas de metano pudessem entrar em contato próximo com os locais ativos na superfície do catalisador e reagir.

Os pesquisadores conseguiram isso controlando o tamanho e a distribuição das nanopartículas de ródio e modificando as propriedades da superfície do suporte de óxido de cério. Eles descobriram que, ao criar um arranjo altamente disperso de pequenas nanopartículas de ródio na superfície do óxido de cério e ao modificar a estrutura eletrônica do catalisador, eles poderiam aumentar significativamente a atividade catalítica para a conversão do metano.

O estudo fornece informações importantes sobre o projeto e otimização de catalisadores para ativação e conversão de metano e pode ter implicações para o desenvolvimento de processos mais eficientes e ecologicamente corretos para a utilização de gás natural.

O metano é responsável por cerca de 10% do consumo global de energia e é usado principalmente para aquecimento e geração de energia. No entanto, o metano também pode ser convertido numa variedade de produtos valiosos, como hidrogénio, metanol e etileno, que são utilizados na produção de combustíveis, plásticos e outros produtos químicos.

O desafio na conversão do metano reside na sua elevada resistência de ligação, o que dificulta a quebra das moléculas. Isso requer altas temperaturas ou o uso de catalisadores, materiais que aceleram as reações químicas sem serem consumidos no processo.

A equipe da TUM se concentrou no desenvolvimento de um catalisador que pudesse ativar o metano em temperaturas relativamente baixas, o que tornaria o processo mais eficiente em termos energéticos. Eles usaram um catalisador modelo composto de nanopartículas de ródio suportadas em uma superfície de óxido de cério.

Ao controlar cuidadosamente o tamanho e a distribuição das nanopartículas de ródio, bem como as propriedades eletrônicas da superfície do catalisador, os pesquisadores conseguiram criar “pontos quentes” específicos no catalisador onde as moléculas de metano poderiam reagir de forma eficaz.

O estudo demonstra a importância do projeto e da engenharia precisos do catalisador para desbloquear todo o potencial do metano como matéria-prima versátil para a produção de combustíveis e produtos químicos.