Pesquisadores tiveram êxito na transformação de CO₂ em metanol ao incidirem luz solar sobre átomos individuais de cobre depositados em material ativado pela luz. A novidade pode permitir futura criação de combustíveis verdes.
A equipe internacional de pesquisadores da Escola de Química das Universidades de Nottingham, de Birmingham, de Queensland e de Ulm projetou material feito de cobre ancorado em nitreto de carbono nanocristalino.
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Na pesquisa, publicada na revista Sustainable Energy & Fuels, os cientistas explicam que os átomos de cobre estão aninhados na estrutura nanocristalina, permitindo aos elétrons se moverem do nitreto de carbono para o CO₂, etapa vital na produção de metano a partir do CO₂ e sob influência de irradiação solar.
Testes transformam CO₂ em combustível verde
- O TechXplore explica que, na fotocatálise, a luz incide sobre um material semicondutor, “empolgando” os elétrons e permitindo que eles viagem através do material para reagir com o CO₂ e a água;
- Essa interação leva a uma série de produtos úteis, como o metanol, considerado combustível verde;
- Contudo, mesmo com os progressos, o processo descrito sofre com falta de eficiência e seletividade.
O dióxido de carbono é o maior provocador do aquecimento global. Mesmo podendo transformá-lo em produtos úteis, os métodos térmicos tradicionais se baseiam no hidrogênio advindo de combustíveis fósseis.
É importante o desenvolvimento de métodos alternativos baseados em foto e eletrocatálise, aproveitando energia solar sustentável e abundância de água onipresente.
Há grande variedade de materiais diferentes usados na fotocatálise. É importante que o fotocatalisador absorva luz e separa portadores de carga com alta eficiência. Em nossa abordagem, controlamos o material em nanoescala. Desenvolvemos nova forma de nitreto de carbono com domínios cristalinos em nanoescala que permitem interação eficiente com a luz, bem como separação de carga suficiente.
Madasamy Thangamuthu, pesquisador da Escola de Química da Universidade de Nottingham e co-líder da equipe de pesquisa
Processo
Foi desenvolvido processo de aquecimento de nitreto de carbono até o grau de cristalinidade necessário e maximiza as propriedades funcionais do material para fotocatálise.
Medimos a corrente gerada pela luz e a usamos como critério para julgar a qualidade do catalisador. Mesmo sem cobre, a nova forma de nitreto de carbono é 44 vezes mais ativo que o nitreto de carbono tradicional. No entanto, para nossa surpresa, a adição de apenas 1 mg de cobre por 1 g de nitreto de carbono quadruplicou esta eficiência. Mais importante ainda, a seletividade mudou do metano, outro gás de efeito estufa, para o metanol, combustível verde valioso.
Tara LeMercier, estudante Ph.D. que realizou o trabalho experimental na Escola de Química da Universidade de Nottingham (Inglaterra)
“A valorização do dióxido de carbono é a chave para alcançar a ambição líquida zero do Reino Unido. É de vital importância garantir a sustentabilidade de nossos materiais catalisadores para esta importante reação. A grande vantagem do novo catalisador é que ele consiste em elementos sustentáveis – carbono, nitrogênio e cobre – todos altamente abundantes em nosso planeta”, disse Andrei Khlobystov, professor da Escola de Química da Universidade de Nottingham (Inglaterra).
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