Equação há muito esquecida supera métodos computacionais para converter CO2 em combustíveis

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/04/2023

A antiga equação diz mais sobre a tão desejada reação eletroquímica do que as técnicas computacionais mais modernas.
[Imagem: DiDomenico et al. - 10.1021/acscatal.2c06043]

Equação de Cottrell

É parte do senso comum acreditar que as coisas novas ou recém-inventadas são sempre melhorias em relação às anteriores.

Mas não foi isto o que a realidade mostrou quando Rileigh DiDomenico e colegas da Universidade de Cornell, nos EUA, tentavam melhorar um processo químico que é crucial para lidar com problemas bem atuais.

A redução eletroquímica do dióxido de carbono (CO₂) representa uma grande oportunidade de transformar o gás de um passivo ambiental em matéria-prima para produtos químicos, ou como um meio para armazenar eletricidade renovável na forma de ligações químicas, como a natureza faz.

O problema é que ninguém até hoje conseguiu fazer isto com eficiência e simplicidade porque os químicos ainda não compreendem bem todos os meandros dessa reação, o que inviabiliza um controle preciso, necessário para seu uso em escala industrial.

Foi então que DiDomenico deu um tempo nos trabalhos de laboratório e resolveu rever as teorias e os trabalhos que já haviam sido feitos no passado.

Nesta pesquisa, que ele reencontrou uma equação - hoje tida como arcaica - desenvolvida em 1903 pelo químico Frederick Gardner Cottrell (1877-1948). Acontece que essa "equação de Cottrell" mostrou-se muito mais capaz de orientar a redução eletroquímica do CO₂ do que qualquer técnica moderna.

Aparato experimental usado pela equipe para comparar os métodos novos com o antigo.
[Imagem: DiDomenico et al. - 10.1021/acscatal.2c06043]

Equação vence métodos computacionais

Hoje, os químicos usam métodos computacionais avançados para fornecer uma imagem atomística detalhada dos processos químicos ocorrendo na superfície do catalisador.

Apesar dos ares de exatidão, contudo, esses métodos computacionais geralmente envolvem várias suposições sutis, que complicam a comparação direta com os experimentos.

A antiga equação, por sua vez, permitiu que os pesquisadores identificassem e controlassem parâmetros experimentais para pegar o dióxido de carbono e convertê-lo em produtos de carbono úteis, como etileno, etano ou etanol.

"A magnificência dessa equação antiga é que há muito poucas suposições. Se você inserir dados experimentais, terá uma noção melhor da verdade. É um antigo clássico. Essa é a parte que achei bonita," disse o professor Tobias Hanrath, coordenador da equipe.

"Por ser mais antiga, a equação de Cottrell tem sido uma técnica esquecida. É eletroquímica clássica. Apenas trazê-lo de volta à mente das pessoas tem sido legal. E acho que esta equação ajudará outros eletroquímicos a estudar seus próprios sistemas," concluiu DiDomenico.

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