Os pesquisadores descobriram uma maneira mais eficiente de transformar dióxido de carbono em metanol, um tipo de álcool que pode servir como um combustível alternativo mais limpo.
No laboratório, a sintetização do metanol pode ser extremamente difícil, devido à by way of de reação extremamente complexa necessária para selecionar. As tentativas anteriores da mesma equipe de fabricar esse valioso combustível líquido a partir de dióxido de carbono usaram uma combinação de moléculas e eletricidade de ftalocianina (COPC) de cobalto (COPC), mas esse método é ineficiente, pois apenas cerca de 30% do dióxido de carbono é convertido em metanol.
Para melhorar a produção de metanol, a equipe deste estudo adicionou um segundo materials, o níquel tetrametoxiftalocianina (NIPC-OCH3), ao catalisador de nanotubos onde ocorre a reação. Eles descobriram que a adição dessa segunda molécula pode catapultar a eficiência da produção de metanol em até 50%, cerca de 66% melhor do que qualquer outro processo conhecido.
“Este sistema de catalisador é um dos poucos que podem produzir metanol com uma seletividade tão alta”, disse Robert Baker, co-autor do estudo e professor de química e bioquímica da Universidade Estadual de Ohio.
O aumento da produção de metanol não apenas permitiria aos cientistas tornar o líquido mais rápido e mais barato, mas também os ajudou a limitar a quantidade de resíduos indesejados. Mais importante, ter acesso constante a um recurso renovável tão flexível pode transformar muitos aspectos da vida cotidiana, incluindo o setor de transporte, disse Baker.
“O metanol é um produto realmente desejável para CO2 Redução porque tem uma densidade de energia tão alta “, disse ele.” É uma grande molécula – de todos os produtos possíveis da CO2 Redução, o metanol é um excelente candidato para uso como combustível alternativo “.
O estudo foi publicado recentemente em Nanotecnologia da natureza.
Para confirmar suas descobertas, os cientistas usaram uma técnica chamada espectroscopia vibracional de geração de frequência de soma para analisar onde as moléculas de dióxido de carbono estavam ligadas e como estavam se movendo durante sua reação.
Quando o dióxido de carbono é introduzido no NIPC-OCH3, os pesquisadores podem ver que se torna monóxido de carbono antes que a reação catalítica o transforme em metanol.
Nesse caso, a equipe viu que os nanotubos de carbono, que mantiveram os dois catalisadores no lugar e ajudaram a fluir mais suavemente através da reação, influenciaram os movimentos das moléculas de dióxido de carbono. Esses tubos atuam essencialmente como uma rodovia que transporta os intermediários da reação de um native de catalisador para o outro durante esse processo.
“A natureza dupla dos catalisadores de nanotubos faz com que o processo funcione de maneira extremamente eficiente”, disse Baker.
Como esse novo processo de geração de metanol requer uma grande quantidade de dióxido de carbono, os esforços para escalá -lo para uso comercial provavelmente teriam que ser usados em conjunto com as tecnologias de captura de carbono que podem remover gases prejudiciais da estufa da atmosfera e seqüestrá -los em outros lugares. “Capturar e converter carbono diretamente em um combustível seria uma das melhores opções possíveis da humanidade”, disse Baker.
Além disso, o entendimento adquirido neste estudo sobre como criar catalisadores duplos a partir de blocos de construção em nanoescala provavelmente pode abrir caminho para outros tipos de tecnologias sustentáveis, incluindo oportunidades para os pesquisadores projetarem novos tipos de catalisadores e processos químicos, disse Baker.
“Agora temos as ferramentas para entender como, quando você coloca diferentes componentes em nanoescala nas arquiteturas certas, você pode criar sistemas novos e mais eficientes”, disse ele. “É um momento realmente emocionante para esse tipo de pesquisa”.
O estudo foi apoiado pela Nationwide Science Basis e pelo Yale Heart for Pure Carbon Seize. Os co-autores incluem Quansong Zhu, do estado de Ohio; Alvin Chang e Zhenxing Feng da Oregon State College; Huan Li, Zhan Jiang e Yongye Liang, da Universidade de Ciência e Tecnologia do Sul; e Jing Li, Seonjeong Cheon, Yuanzuo Gao, Bo Shang, Conor L. Rooney, Longtao Ren, Shize Yang e Hailiang Wang, todos da Universidade de Yale.
