Há um interesse estratégico em processos para transformar o dióxido de carbono (CO2), um gás de efeito estufa, em produtos químicos de valor comercial, já que a alta concentração de gás carbônico na atmosfera é apontada como um dos principais responsáveis pelo aquecimento global. A captura e transformação de CO2 em produtos valiosos seria uma forma de reduzir sua emissão. Um artigo publicado em junho na revista científica ChemCatChem apresentou os resultados de uma pesquisa desenvolvida no Laboratório de Nanomateriais e Catálise do Instituto de Química (IQ) da USP, em colaboração com vários grupos do Brasil e exterior, que investiga a estrutura e o desempenho na catálise de ligas formadas por níquel e paládio.
Um dos caminhos para transformar o CO2 em produtos químicos ocorre por meio da reação do dióxido de carbono com gás hidrogênio – com o uso de catalisadores. O níquel e o paládio são dois metais bastante utilizados como catalisadores em reações de hidrogenação. A pesquisa foi realizada em colaboração com o Laboratório de Química de Coordenação (LCC, CNRS, França); Instituto para Catálise Interfacial (PNNL, EUA); Laboratório de Fotossíntese Artificial e Nanomateriais, do Instituto de Física de São Carlos da USP; e o Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano, Campinas).
A conclusão foi de certa forma surpreendente, porque a pesquisa indicou que, dependendo do método de preparação, pode-se formar uma liga entre os dois metais ou não. “Nossos resultados mostram que o protocolo de síntese tem um papel decisivo no desempenho dos materiais obtidos na catálise”, escreveram os autores no artigo.
Usando um microscópio eletrônico de transmissão do LNNano, os pesquisadores viram que dois protocolos de preparação, ou seja, duas formas diferentes de promover a mistura entre os metais, trazem como resultado materiais com estruturas bastante diversas – apesar de conterem os mesmos elementos, níquel e paládio.
Quando as partículas, que medem entre 3 e 6 nanômetros, foram preparadas por um método coloidal e depois imobilizadas sobre um suporte, observou-se a formação de uma liga contendo os dois metais. Quando foi usado um método mais tradicional, envolvendo a deposição direta dos dois precursores sobre o suporte, houve a formação de partículas separadas dos dois metais, sem a formação de uma liga. O material obtido pelo método mais tradicional apresentou um desempenho melhor na catálise, apesar de aparentemente o sistema apresentar uma estrutura não tão organizada quanto no caso das ligas.
Um dos objetivos do projeto era buscar um melhor desempenho na transformação de CO2 em monóxido de carbono, mas principalmente não produzir o metano (CH4), outro gás de efeito estufa, que pode ser concomitantemente formado nessa reação entre o CO2 e o H2. “O nosso alvo é o monóxido de carbono, que pode ser mais facilmente transformado em produtos químicos valiosos”, diz a professora.
Segundo Liane, o grupo continuará trabalhando para melhorar os catalisadores de níquel e desenvolver ligas de níquel com outros metais. “Vimos que, na verdade, o paládio não conseguiu contribuir tanto para melhorar o desempenho na reação em estudo”, diz. Para o futuro, também pretende desenvolver pesquisas a fim de converter o CO2 diretamente para os produtos de valor agregado, sem passar pela etapa do monóxido de carbono. Entre os produtos possíveis de se fazer com o dióxido de carbono estão os hidrocarbonetos (combustíveis), olefinas (matéria-prima usada na produção de plásticos) e alcoóis (como etanol e metanol), entre outros.
O trabalho foi destaque da capa do periódico ChemCatChem, fascículo 11/2020, e o resumo do artigo Structure and activity of supported bimetallic NiPd nanoparticles: influence of preparation method on CO2 reduction pode ser lido nesse link.
Sobre o RCGI: O Fapesp SHELL Research Centre for Gas Innovation (RCGI) é um centro de pesquisa financiado pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pela Shell. Conta com cerca de 400 pesquisadores que atuam em 46 projetos de pesquisa, divididos em cinco programas: Engenharia; Físico/Química; Políticas de Energia e Economia; Abatimento de CO2; e Geofísica. O centro desenvolve estudos avançados no uso sustentável do gás natural, biogás, hidrogénio, gestão, transporte, armazenamento e uso de CO2.
Da Acadêmica Agência de Comunicação
Mais informações no site do RCGI.
