Catalisadores de automóveis funcionam de forma diferente do que se pensava

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/11/2007

Amostra de testes, aquecida a 1000º C.
[Imagem: ESRF/C. Argoud]

O catalisador do seu carro já funcionava bem e continuará funcionando. Mas não pelos motivos que os cientistas acreditavam até agora. Pesquisadores holandeses descobriram que, embora o resultado seja o esperado, os catalisadores de automóveis na realidade têm um funcionamento diferente daquele apresentado nas explicações dadas pelos químicos.

Conversão de CO em CO₂

A conversão do monóxido de carbono em dióxido de carbono não acontece em um único passo, como se acreditava, mas em pelo menos duas etapas distintas. E, pelos experimentos iniciais, os pesquisadores concluíram que essa segunda reação é muito mais eficiente do que a primeira. A descoberta deverá permitir a fabricação de catalisadores melhores e mais eficientes.

Até hoje ninguém conhecia essa segunda reação química. Por causa disso, os químicos sabiam, por exemplo, que um catalisador era bom e outro era ruim, mas não sabiam explicar por que isso acontecia. A nova descoberta agora vai permitir que se determine com precisão a estrutura atômica que faz com que o catalisador funcione de forma mais ou menos eficiente.

Camada de óxido

Considerava-se que a formação de uma finíssima camada de óxido sobre o catalisador atrapalhava a catálise. O pesquisador Marcelo Ackermann descobriu como essa camada se forma e foi capaz de demonstrar que ela na verdade melhora o funcionamento do catalisador.

No entendimento tradicional da reação química que acontece no interior dos catalisadores, o óxido de carbono (CO) e uma molécula de oxigênio (O₂) são adsorvidas (fenômeno de adsorção, com d mesmo) sobre a superfície do catalisador, fazendo com que a molécula de oxigênio se quebre em dois átomos separados. A seguir, O e CO se juntam na superfície, resultando na produção de CO₂.

Oxidação direta

Mas o processo pode se dar também de uma forma inteiramente diferente - esta é a segunda reação, descoberta por Ackermann. Neste caso, a superfície do catalisador primeiro forma uma camada de um átomo de espessura de óxido de platina ou óxido de paládio. As moléculas de CO que entram em contato com essa camada de óxido imediatamente se oxidam em CO₂. Esse processo se dá somente se a pressão do O₂ for alta em relação à pressão do CO.

Até mesmo o ganhador do Prêmio Nobel de Química deste ano, Gerhard Ertl, vinha interpretando incorretamente o papel dessa camada de óxido em seus trabalhos, assumindo que ela seria desvantajosa para o processo de catálise. Como os cientistas sempre trabalham em condições de laboratório cuidadosamente controladas, estudando os catalisadores sob baixa pressão e baixa temperatura, essa segunda reação nunca ocorria.