Um novo estudo de investigadores das Universidades de Yale e de Missouri mostra que catalisadores químicos contendo manganês podem ser altamente eficazes na conversão de dióxido de carbono em formiato, um composto que é um potencial contribuinte fundamental para a produção de hidrogénio na próxima geração de células de combustível.
Assim como uma bateria, uma célula de combustível de hidrogénio converte a energia química do hidrogénio em eletricidade. Um dos desafios para a ampla utilização da tecnologia é o desenvolvimento de métodos economicamente viáveis para produzir e armazenar hidrogénio.
“A utilização do dióxido de carbono é uma prioridade neste momento, enquanto se procuram matérias-primas químicas renováveis para substituir as derivadas de combustíveis fósseis”, disse Nilay Hazari, da Faculdade de Artes e Ciências da Universidade de Yale.
O ácido fórmico, forma protonada do formiato, é um produto químico básico produzido em escala industrial para uso como conservante, agente antibacteriano e curtidor. Muitos investigadores também o consideram uma fonte promissora de hidrogénio para células a combustível, no caso de poder ser produzido de forma sustentável e eficaz.
Atualmente, a produção industrial de formiato envolve o uso de combustíveis fósseis e, portanto, não é considerada uma opção sustentável a longo prazo. Uma abordagem mais amigável ao planeta, segundo os investigadores, é criar formiato a partir do dióxido de carbono atmosférico, removendo o gás de efeito estufa e convertendo-o num produto útil.
Mas, para isso, é necessário um catalisador, o que é um desafio para os investigadores. Muitos dos catalisadores em desenvolvimento potencialmente eficazes são baseados em metais preciosos, que são caros, menos abundantes e apresentam alta toxicidade. Por outro lado, catalisadores metálicos mais abundantes, sustentáveis e menos dispendiosos tendem a ser menos eficazes, uma vez que se decompõem rapidamente, o que limita a capacidade de converter dióxido de carbono em formiato.
No novo estudo, já publicado na revista “Chem”, os investigadores conseguiram estender a vida útil catalítica de catalisadores à base de manganês a tal ponto que sua eficácia superou a da maioria dos catalisadores de metais preciosos. A principal inovação foi estabilizar os catalisadores adicionando outro átomo doador ao projeto do ligante (ligantes são átomos ou moléculas que se ligam a um átomo metálico e influenciam a reatividade).
“Estou entusiasmado em ver o design do ligante render frutos de uma forma tão significativa”, disse Justin Wedal, da Universidade de Yale. Os investigadores também afirmaram que a abordagem pode ser amplamente aplicada a outras transformações catalíticas, além da conversão de dióxido de carbono em formiato.
