Gás metano é convertido em metanol líquido com menor gasto energético

Com informações da Agência Fapesp - 30/06/2022

Técnica possibilita a transformação do metano em metanol em condição ambiente de temperatura e pressão - o processo atualmente empregado em indústrias químicas consome grande quantidade de energia.
[Imagem: UFSCar]

Conversão de metanol em metano

Um grupo de pesquisadores brasileiros conseguiu converter metano em metanol usando luz e metais de transição dispersos, como o cobre, em um processo de foto-oxidação.

Foi o melhor desempenho relatado até agora para a conversão do gás no combustível líquido em condição ambiente de temperatura e pressão, 25 °C e 1 bar, respectivamente - o bar, do grego barys (que significa "pesado"), é uma unidade de pressão equivalente a 100 mil pascais, valor muito próximo ao da pressão atmosférica padrão (101.325 Pa).

Apesar de ser considerado fóssil, o gás natural gera menos dióxido de carbono (CO₂) quando convertido em metanol, em comparação a outros tipos de combustíveis líquidos dessa categoria. Assim, esta conversão é um passo importante no aproveitamento do gás natural, podendo viabilizar essa fonte de energia para a produção de combustíveis no futuro, vindo a ser uma alternativa à gasolina e ao diesel.

No mercado brasileiro, o metanol tem papel crucial para a produção de biodiesel e para a indústria química, sendo usado como insumo para sintetizar inúmeros produtos químicos.

Além disso, a captura de metano da atmosfera tem um papel relevante para mitigar os efeitos das mudanças climáticas, já que esse gás tem 25 vezes mais potencial de contribuir com o aquecimento global do que o CO₂, por exemplo.

"Há no meio científico um grande debate sobre a quantidade de reservas de metano existentes no mundo. Estima-se que elas tenham o dobro do potencial energético de todos os demais combustíveis fósseis existentes. Na transição para energias renováveis, teremos de contar com o metano em algum momento," defendeu o pesquisador Marcos da Silva, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).

Fotocatálise

Uma das novidades do trabalho da equipe brasileira está no fotocalisador.

"A grande inovação obtida pelo nosso grupo foi oxidar em uma única etapa o metano. Na indústria química, essa transformação ocorre por meio da produção de hidrogênio e CO₂ realizada em pelo menos duas etapas e com condições de temperatura e pressão muito altas. Conseguir fazer isso em condições mais brandas, gastando menos energia e obtendo metanol é um avanço," afirmou o professor Ivo Teixeira.

Sendo um catalisador ativado pela luz, esta rota abre caminho para que novas pesquisas busquem adotar a energia solar como o promotor desse processo, reduzindo ainda mais o impacto ambiental.

Tudo começa com nitretos de carbono cristalino (PHI), sintetizados com metais de transição não nobres ou abundantes, principalmente o cobre, gerando fotocatalisadores ativos de luz visível.

Esses fotocatalisadores foram empregados em reações de oxidação de metano usando peróxido de hidrogênio como iniciador. O catalisador de cobre-PHI gerou grandes quantidades de produtos líquidos oxigenados, especialmente metanol (2.900 micromole por grama de material [µmol.g^-1]) em um período de quatro horas.

"Descobrimos qual o melhor catalisador e outras condições essenciais para a reação química, como o uso de muita água e apenas um pouco de peróxido de hidrogênio, que é um agente oxidante. Agora, para os próximos passos, precisamos entender um pouco mais os sítios ativos de cobre no material e o papel deles na reação. E pretendemos também utilizar diretamente o oxigênio para, em tese, produzir o peróxido de hidrogênio na própria reação, tornando o processo ainda mais seguro e economicamente viável," anunciou o professor Ivo.

Além disso, nesta etapa a equipe trabalhou com metano puro, mas pretende no futuro usar fontes renováveis, como o gás extraído de biomassa.

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