Um novo catalisador híbrido converte dióxido de carbono em etileno em uma panela. O catalisador foi desenvolvido por cientistas do Ames National Laboratory, da Iowa State University, da University of Virginia e da Columbia University. Este catalisador apóia a iniciativa mundial de carbono líquido zero usando dióxido de carbono (CO2) como matéria-prima para a produção eficiente de etileno movida a eletricidade.
O etileno é uma commodity química usada para fabricar uma ampla gama de produtos, desde plásticos até anticongelantes. A produção em larga escala de etileno é intensiva em energia e depende fortemente de recursos fósseis. Produção eletrocatalítica de etileno a partir de CO2 está emergindo como um método promissor. Este novo catalisador consiste apenas de materiais abundantes em terra, como níquel e cobre, e requer menos energia para a reação química.
Long Qi, cientista do Ames Lab, explicou como funciona o catalisador. O níquel atomicamente disperso ancorado no carbono de montagem de nitrogênio (NAC) funciona para catalisar o CO2 para CO em baixa tensão e alta corrente. O catalisador é eficaz em uma ampla faixa de tensões e sua eficácia em correntes mais altas significa uma maior taxa de produção de CO.
“Como esse catalisador permanece ativo em uma faixa de voltagem muito ampla, isso permite um acoplamento fácil com um segundo catalisador”, disse Qi. “Então usamos o segundo catalisador, que é um nanofio de cobre, e combinando esses dois temos um processo muito seletivo que tem até 60% de eficiência indo de CO2 ao etileno em um pote.”
Outro aspecto importante do catalisador é a sua estrutura. Wenyu Huang, cientista do Ames Lab e professor da equipe da Iowa State University, observou que a estrutura porosa do catalisador aumenta sua eficácia. “Nosso catalisador tem uma estrutura mesoporosa ordenada que é beneficiária da transferência de massa”, disse ele. “Por ser altamente poroso, você tem uma área de superfície muito alta para expor muitos locais ativos de níquel, tornando nosso catalisador muito eficaz em CO2 redução de CO”.
Para Huang, o aspecto mais empolgante dessa pesquisa foi como a equipe combinou os dois catalisadores para agilizar o processo. “Basicamente combinamos os dois melhores catalisadores por conta própria e eles trabalham juntos para que possamos conectar o CO2 a CO e as reações de CO a etileno em um sistema”, disse ele.
Qi enfatizou a importância do uso de CO2 como matéria-prima para esta reação, porque atende à necessidade global de reduzir a quantidade de CO2 lançado na atmosfera. Ele explicou que esse processo pode usar CO2 recuperados de processos químicos ou industriais, ou de captação de ar. “E podemos fazer isso sem nenhum metal precioso, simplesmente níquel, cobre, carbono e nitrogênio, para permitir aplicações industriais em larga escala”, disse Qi. “Além disso, potencialmente eliminamos o uso de recursos fósseis para produzir etileno.”
Com informações de Science Daily.
