Catalisador inteligente promete revolucionar indústria química

Redação do Site Inovação Tecnológica -  07/12/2015

Os átomos de platina e paládio são dispostos com uma precisão inédita, permitindo um controle espacial da cascata de reações. [Imagem: Christopher Parlett et al. - 10.1038/nmat4478]

Sílica porosa

Uma equipe britânica desenvolveu uma nova estratégia para fabricar catalisadores que poderá impactar fortemente não apenas a indústria química, mas também a geração de energia e até aplicações na área de saúde.

Catalisadores são substâncias que aceleram as reações químicas, "orientando" os átomos e moléculas por vias específicas, a fim de formar produtos úteis.

Os novos materiais catalíticos se auto-organizam - um processo conhecido como "de baixo para cima" - a partir de ingredientes químicos de baixo custo cujo principal componente é a sílica, ou óxido de silício.

O material resultante possui uma estrutura porosa tridimensional com uma complexidade comparável à dos melhores materiais porosos encontrados na natureza.

Mas o principal é que o processo permite alocar criteriosamente os átomos dos caríssimos paládio e platina - os melhores catalisadores disponíveis - dentro da arquitetura de sílica.

O material tem uma elevada porosidade, com os catalisadores precisamente dispostos na rede de canais. [Imagem: Christopher Parlett et al. - 10.1038/nmat4478]

Catalisador bimetálico

Com a deposição seletiva dos catalisadores, torna-se possível usar uma quantidade muito menor desses metais preciosos. E esse catalisador bimetálico opera em condições amenas, reduzindo a necessidade de compostos agressivos.

Como o material poroso possui uma enorme área superficial - a soma das superfícies de todos os seus poros - o contato dos materiais sendo processados com os catalisadores é otimizado, acelerando as reações.

Mais do que isso, a hierarquia dos poros permite um controle estrito das reações. Ao entrar no material poroso, os ingredientes químicos primeiro vão para o catalisador de paládio, para formar um produto A, por exemplo. A seguir, eles fluem pelos mesoporos interligados para chegar até o catalisador de platina, para formar um produto B. E não há reações indesejadas porque a natureza hierárquica dos mesoporos impede que o produto B retorne pelos canais usados para gerar o produto A.

"Esperamos que esta pesquisa tenha um impacto amplo e duradouro na forma como os materiais porosos são sintetizados e aplicados em diversas indústrias. Em particular, a nossa nova estratégia poderá revolucionar a forma comocatalisadores heterogêneos, tais como aqueles encontrados nos modernosconversores catalíticos automotivos, são projetados, oferecendo enormes benefícios potenciais em termos de custos de fabricação de produtos químicos, aplicações ambientais e de saúde," disse o professor Adam Lee, da Universidade de Aston.

Bibliografia:

Spatially orthogonal chemical functionalization of a hierarchical pore network for catalytic cascade reactions
Christopher M. A. Parlett, Mark A. Isaacs, Simon K. Beaumont, Laura M. Bingham, Nicole S. Hondow, Karen Wilson, Adam F. Lee
Nature Materials
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nmat4478