Método simples para converter CO2 em compostos úteis

Por Ambientalmente – Kyoto University – Kentaro Kadota, You-lee Hong, Yusuke Nishiyama, Easan Sivaniah, Daniel Packwood, Satoshi Horike. One-Pot, Room-Temperature Conversion of CO2 into Porous Metal–Organic Frameworks. Journal of the American Chemical Society, 2021; DOI: 10.1021/jacs.1c08227 –  8 de outubro de 2021 – Crédito: Mindy Takamiya / Kyoto University iCeMS

Método simples para converter CO2 em compostos úteis. Pesquisadores no Japão descobriram uma maneira eficiente em termos de energia de converter o principal gás de efeito estufa, dióxido de carbono (CO2), em produtos químicos úteis.

Usando o método, o CO2 é transformado em estruturas chamadas estruturas metal-orgânicas (metal-organic frameworks – MOFs).

Assim, sugerindo uma rota nova e mais simples para descartar o gás de efeito estufa para ajudar a combater o aquecimento global.

Conversão do dióxido de carbono

A pesquisa foi realizada por cientistas do Instituto de Ciências Integradas de Material Celular (Institute for Integrated Cell-Material Sciences –  iCeMS), da Kyoto University  e colegas, e os resultados foram publicados no Journal of the American Chemical Society.

“Pegar o CO2 liberado da combustão de combustível fóssil e converter o gás em produtos químicos e materiais valiosos é uma abordagem promissora para proteger o meio ambiente. Mas como o CO2 é uma molécula inerte e estável, é difícil fazer com que reaja usando processos de conversão convencionais“, diz Satoshi Horike, químico do iCeMS que liderou o estudo. “Nosso trabalho demonstra uma abordagem mais fácil que a execução é possível a uma temperatura e pressão muito mais baixas. Portanto, isso deve tornar as reações que usam CO2 mais fáceis de produzir e mais populares.”

Portanto, a equipe japonesa teve como alvo os MOFs porque eles têm uma ampla gama de usos, inclusive como biossensores e catalisadores.

Além disso, como os MOFs são porosos e podem conter grandes quantidades de gás, eles se mostram promissores como dispositivos de armazenamento de combustível de hidrogênio sustentável.

Reação química

Assim, para executar a reação, os pesquisadores borbulharam CO2 a uma temperatura de 25° C e uma pressão de 0,1 MPa através de uma solução com uma molécula orgânica chamada piperazina.

O MOF emergiu rapidamente como um pó microscópico cristalino branco que pode ser coletado e seco.

A análise de sua estrutura usando espectroscopia de raios-X e ressonância magnética nuclear confirmou que a conversão ocorreu conforme planejado.

Ademais, os MOFs tinham uma grande área de superfície, propriedade que os tornam adequados como materiais funcionais para muitas aplicações, embora fossem feitos de mais de 30% de CO2 em peso.

Perspectivas futuras

Enfim, os pesquisadores agora planejam ver como eles poderiam usar a reação para converter CO2 diretamente de vapores industriais, como aqueles liberados por usinas de carvão e gás.

“A utilização direta de CO2 é um desafio, mas potencialmente economiza muita energia necessária para a captura e separação do gás”, disse Horike. “A emissão de CO2 pela combustão de combustível fóssil deve ser reduzida e regulamentada para proteger o meio ambiente. Portanto, nosso método tem potencial para ajudar a resolver alguns problemas ambientais importantes.”