Catalisadores de alta eficiência convertem CO2 atmosférico em combustível

Prévia do material em texto

1/2
Catalisadores de alta eficiência convertem CO2 atmosférico
em combustível
Uma equipe liderada pelo professor In Soo-Il, no Departamento de Engenharia de Energia da DGIST,
desenvolveu um fotocatista de alta eficiência capaz de converter dióxido de carbono (CO2), um dos
principais contribuintes para o aquecimento global, para o recurso de energia metano. A equipe de
pesquisa otimizou a composição de co-catálicas de nanopartículas e doping de rutênio para maximizar
as propriedades ópticas e elétricas do fotocatista. Simultaneamente, eles melhoraram a eficiência de
conversão de metano, aumentando a adsorção de CO2 através do tratamento de superfície hidroxi. A
equipe de pesquisa espera que essa tecnologia seja aplicável à captura e utilização de carbono,
tornando possível controlar a crescente concentração de CO2 atmosférico enquanto a converte em
recursos de metano.
Em 2022, a concentração global de CO2 ultrapassou 420 ppm, o nível mais alto em 4,1 milhões de anos.
Aumentos sem precedentes nas concentrações atmosféricas de CO2 levaram a desastres relacionados
ao clima em todo o mundo, incluindo 20 bilhões de dólares (aproximadamente 25,4 trilhões de KRW) em
perdas econômicas devido a secas na Europa e chuvas torrenciais recordes na Península Coreana.
Para resolver esta questão, a concentração de CO2, a causa das catástrofes climáticas, deve ser
reduzida. O Fórum Econômico Mundial identificou “compostos solares” capazes de converter CO2, um
dos principais contribuintes para o aquecimento global, em vários combustíveis usando energia solar
como uma das dez principais tecnologias promissoras de 2020. Entre as tecnologias de compostos
solares, os fotocategistas que convertem CO2 altamente estável em combustíveis como metano usando
apenas luz solar e fotocatistas através de reações em fase gasosa estão chamando a atenção como
tecnologias-chave para a futura indústria química, com o objetivo de reduzir o CO2 atmosférico e
produzir combustível simultaneamente.
No entanto, atualmente fotocatáslicas comercializados como P25[1] têm limitações, como uma grande
faixa[2] que impede a absorção de luz visível e transferência de carga lenta. Vários estudos tentaram
resolver esses problemas. No entanto, os desafios para alcançar o desenvolvimento de fotocatistas de
2/2
alta eficiência persistiram devido a problemas inerentes, como baixa adsorção de CO2 e eficiência de
conversão em reações em fase gasosa.
A equipe de pesquisa da DGIST, liderada pelo professor In Soo-Il, desenvolveu um fotocatalisador de
alta eficiência, anexando cocatalisadores de nanopartículas de prata[3] a P25 feitos de dióxido de titânio
e melhorando o desempenho da transferência de carga com doping de rutênio. Eles também resolveram
a questão de uma baixa concentração de CO2 na superfície do catalisador durante reações de fase de
gases, formando grupos de hidroxi na superfície do fotocatalisador através do tratamento com peróxido
de hidrogênio.
A equipe de pesquisa demonstrou que os elétrons se acumulam em um estado intermediário da
estrutura da banda P25 através dopado de rutênio. Esses elétrons acumulados são então transferidos
para o co-catalisador de nanomelé prateado, convertendo CO2 em metano. A equipe também identificou
a composição ideal para produzir eficientemente metano a partir de CO2 analisando o nanoparticle prata
co-catalisador e o doping de rutênio. Além disso, medindo a quantidade de CO adsorvido2, eles
provaram que a superfície do fotocatalisador adsorveva mais CO2 ácido quando era alcalinizado com
peróxido de hidrogênio.
O professor In Soo-Il, da DGIST, declarou: “O fotocatista recém-desenvolvido melhora a absorção de luz
visível, a adsorção de CO2 e as capacidades de transferência de elétrons simultaneamente. Ele
converte 135 vezes mais metano com 95% de seletividade em comparação com os fotocatalistas P25
atualmente comercializados e mantém mais de 96% de estabilidade mesmo após 24 horas de operação
contínua. Realizaremos pesquisas de acompanhamento para melhorar a estabilidade e a seletividade de
hidrocarbonetos para a aplicação prática desta tecnologia”.
Esta pesquisa foi conduzida como parte de um projeto de pesquisa de médio prazo patrocinado pelo
Ministério da Ciência e TIC, e os resultados foram publicados on-line em julho na Carbon Energy (IF
20.5), uma prestigiada revista internacional no campo da energia e do meio ambiente.