Cientistas desenvolveram um catalisador inovador capaz de converter eficientemente monóxido de carbono (CO) em combustíveis como o etanol.
Alternativa aos combustíveis fósseis, este combustível produzido a partir de eletricidade descarbonizada poderia ser utilizado na indústria ou nos transportes. Um avanço publicado na
Nature Materials que permitiria valorizar o CO diretamente emitido por certas indústrias e assim reduzir sua pegada de carbono global.
Os e-combustíveis (eletrocombustíveis) como o e-etanol são uma alternativa atraente aos combustíveis fósseis para uso na indústria e transportes, por exemplo. Produzidos a partir de eletricidade descarbonizada, sua síntese pode ser potencialmente realizada pela transformação direta de dióxido de carbono (CO
2), capturado nas emissões concentradas de usinas metalúrgicas, fermentadores ou cimenteiras, ou de monóxido de carbono (CO) também emitido por certas indústrias.
Do ponto de vista químico, essas reações de eletrorredução do CO
2 ou CO são muito complexas devido ao grande número de elétrons e prótons envolvidos. Elas requerem eletrolisadores específicos para a conversão dos gases e, principalmente, catalisadores eficientes e seletivos para produzir apenas os produtos desejados e diretamente valorizáveis.
Muitos esforços se concentraram nos últimos anos na eletrorredução do CO
2 como uma via promissora para produzir combustíveis e moléculas orgânicas úteis para a indústria química. No entanto, importantes obstáculos persistem que impedem a transição para escala industrial desses processos.
Os baixos rendimentos e a grande dificuldade em encontrar catalisadores suficientemente seletivos para evitar a formação de muitos subprodutos são os principais. Diante disso, uma alternativa se impõe: utilizar antes o monóxido de carbono (CO) como reagente, uma estratégia que provavelmente otimizaria a conversão para compostos mais complexos.
Neste contexto, uma equipe do Laboratório de Química dos Processos Biológicos (CNRS/Collège de France/Sorbonne Université) projetou, em parceria com a TotalEnergies, um catalisador inovador à base de nitreto de cobre enriquecido com nanopartículas de ouro e átomos isolados de prata.
Testes eletroquímicos revelaram que esta arquitetura única favorece uma conversão eficiente do CO em álcoois multicarbono, em particular etanol e propanol, em detrimento da formação de etileno que é normalmente o principal produto dessas reações. Cálculos teóricos mostram que o ouro e a prata modificam as propriedades eletrônicas do cobre, favorecendo assim as vias reacionais que levam aos álcoois em vez de hidrocarbonetos.
Estes resultados abrem perspectivas interessantes para a produção sustentável de combustíveis e precursores químicos a partir de CO. A longo prazo, esta tecnologia publicada na
Nature Materials poderia ser integrada em processos industriais visando reciclar o CO emitido por certas indústrias, reduzindo assim sua pegada de carbono global enquanto valoriza este gás subutilizado.
Redator: AVR
Referência:
Incorporation of isolated Ag atoms and Au nanoparticles in copper nitride for selective CO electroreduction to multicarbon alcohols
Hong Phong Duong, Jose Guillermo Rivera de la Cruz, David Portehault, Andrea Zitolo, Jacques Louis, Sandrine Zanna, Quentin Arnoux, Moritz W. Schreiber, Nicolas Menguy, Ngoc-Huan Tran & Marc Fontecave.
Nature Materials 2025
https://doi.org/10.1038/s41563-025-02153-6
Fonte: CNRS INC