Convertendo dióxido de carbono em metanol

Converter dióxido de carbono em metanol, um combustível alternativo potencialmente renovável, é uma maneira interessante de obtenção de um combustível alternativo e ao mesmo tempo reduzir as emissões de dióxido de carbono.

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Inspirados em processos naturais, uma equipe de químicos do Boston College usou um sistema multicatalisadores para converter dióxido de carbono em metanol em temperaturas mais baixas e com alto rendimento e seletividade. O sistema foi construído colocando catalisadores dentro de um material cristalino poroso semelhante a uma esponja, conhecido como estrutura metalorgânica. Na esponja, os catalisadores foram separados usando o seguinte critério químico:  O primeiro catalisador converte dióxido de carbono e hidrogênio em ácido fórmico, que é modificado por um segundo catalisador para formar um éster, incorporando um aditivo de álcool e produzindo água. O terceiro catalisador no sistema, que normalmente é incompatível com o primeiro catalisador, converte esse éster em metanol. Os pesquisadores foram capazes de realizar essa reação de várias etapas em um único recipiente de reação. Essa forma de conversão foi inspirada nas transformações catalíticas multicomponentes que ocorrem na natureza.

Encapsular múltiplos catalisadores moleculares em estruturas metalorgânicas nanoporosas foi essencial obter metanol de dióxido de carbono.

Segundo os pesquisadores, o posicionamento múltiplo dos catalisadores formados por complexos de metais de transição na posição correta foi fundamental para o sucesso da reação conversão do dióxido de carbono em metanol. Essa estratégia de reação permitiu também que o sistema catalítico de múltiplos componentes fosse reciclado. A capacidade de reciclagem torna o catalisador multicomponente relevante em termos industriais, o que pode abrir caminho para uma economia de combustível neutra em carbono.

Os pesquisadores do Boston College usaram três catalisadores diferentes em um sistema para transformar, em três etapas, o dióxido de carbono dos gases de efeito estufa em metanol, um combustível líquido que serve como um método promissor para o armazenamento de hidrogênio. Crédito: Frank Tsung

Além de obter o isolamento do local ao encapsular os catalisadores, o que levou à atividade e reciclagem do catalisador, os pesquisadores descobriram um recurso autocatalítico que permitia que a reação fosse executada sem a necessidade de grandes quantidades de aditivos. Ao contrário de métodos de obtenção de metanol a partir de dióxido de carbono tradicionais.

O próximo passo da equipe de pesquisadores é melhorar o método de encapsulamento e das estruturas metal-orgânicas para otimizara ainda mais o processo de conversão do dióxido de carbono em metanol.

Fonte:

Thomas M. Rayder, Enric H. Adillon, Jeffery A. Byers e Chia-Kuang Tsung. Um sistema catalítico de múltiplos componentes bioinspirado para a conversão automática de dióxido de carbono em metanol, Chem 5 de maio de 2020 . DOI: 10.1016 / j.chempr.2020.04.008

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