Método sustentável pode eletrossintetizar produtos químicos importantes para a produção de borracha sintética

Químicos da Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveram um método sustentável para eletrossintetizar 1,3-butadieno, uma matéria-prima usada para a produção de borracha sintética, a partir do acetileno.

Reduzindo os requisitos de energia e impacto ambiental da produção de moléculas multicarbonadas é elementary para o avanço de uma indústria química mais sustentável.

Uma abordagem elementary é a electrificação, que utiliza eletricidade renovável para converter matérias-primas simples, como água e dióxido de carbono (CO₂) em produtos químicos e combustíveis valiosos.

Conseguir isso requer a identificação de moléculas alvo claras e rotas de síntese eficientes. Um desses alvos é o 1,3-butadieno. Hoje, o 1,3-butadieno é produzido como um subproduto menor junto com o etileno, proveniente do craqueamento da nafta ou do etano, que consome muita energia. Apesar disso, mais de 18 milhões de toneladas desta matéria-prima crítica são produzidas anualmente.

Uma equipe de pesquisa liderada pelo professor associado Yeo Boon Siang, Jason, do Departamento de Química da NUS, descobriu que os catalisadores de cobre, após uma simples modificação com ânions iodeto, são altamente eficazes para converter acetileno em 1,3-butadieno. As descobertas foram publicado no diário Catálise da Natureza.

O catalisador foi capaz de produzir 1,3-butadieno com uma eficiência Faradaica de 93% a -0,85 V versus o Eletrodo de Hidrogênio Padrão (SHE) e uma densidade de corrente parcial de -75 mA cm^-2 a −1,0 V versus SHE.

A densidade de corrente parcial do 1,3-butadieno, um indicador de atividade catalítica, foi pelo menos 20 vezes maior do que a relatada em estudos anteriores.

Esta pesquisa foi realizada em colaboração com o Dr. Federico CALLE-VALLEJO da Fundação Basca para a Ciência e da Universidade do País Basco, ambas na Espanha.

A equipe também incluiu o Dr. Wei Jie Teh do Departamento de Química da NUS, o Sr. Eleonora Romeo e o Professor Francesc Illas da Universidade de Barcelona, ​​Espanha, o Dr. o Instituto de Sustentabilidade da Química, Energia e Meio Ambiente, Agência de Ciência, Tecnologia e Pesquisa.

A caracterização extensiva do catalisador usando espectroscopias in situ e simulações computacionais usando a teoria do funcional de densidade revelou que o iodeto promove conjuntos estáveis ​​de sítios de Cu neutros e parcialmente oxidados (Cu^δ+–Cu⁰ locais), que melhoram o acoplamento carbono-carbono (C – C) de *C₂H₃ intermediários para formar 1,3-butadieno.

O professor Yeo disse: “Este trabalho é fruto de uma intensa colaboração entre experimentalistas e teóricos, juntamente com nosso parceiro industrial, para descobrir como produtos químicos importantes, como o 1,3-butadieno, poderiam ser produzidos de forma mais sustentável.”

Com base nos resultados da investigação do seu trabalho, a equipa de investigação planeia desenvolver catalisadores capazes de acoplar o acetileno a hidrocarbonetos de cadeia mais longa, que poderiam potencialmente ser utilizados como combustível de aviação.