Combustão seletiva: Catalisador queima só um combustível em uma mistura

Redação do Site Inovação Tecnológica - 20/02/2025

A queima seletiva terá amplas aplicações na indústria.
[Imagem: Gerado por IA/Gemini]

Fogo seletivo

Cientistas descobriram um método surpreendente pelo qual um catalisador é usado para queimar seletivamente uma substância em uma mistura de hidrocarbonetos, compostos químicos formados por átomos de hidrogênio e carbono, como os derivados do petróleo, sejam gases (gás natural e GLP), líquidos (gasolina, diesel etc) ou sólidos (carvão mineral).

Essa técnica inédita de "queima seletiva" poderá ajudar na remoção de poluentes, de contaminantes em produtos químicos e melhorar a eficiência de processos industriais que vão desde a produção de combustíveis e fertilizantes até plásticos e medicamentos.

Hoje, os processos de combustão, ou queima de combustíveis, são usados para queimar todas as misturas de combustíveis à base de hidrocarbonetos para produzir calor, para alimentar caldeiras e termelétricas, por exemplo.

Mas o uso de um catalisador permitiu enfrentar o desafio de queimar apenas uma substância presente no combustível, mas não as outras. "Ninguém jamais havia demonstrado que é possível queimar um hidrocarboneto presente em baixas concentrações, em misturas com outros," disse o professor Aditya Bhan, da Universidade de Minnesota, nos EUA.

O catalisador é o óxido de bismuto (Bi₂O₃), que apresenta um diferencial único: Ele fornece seu próprio oxigênio durante a combustão, em vez de usar oxigênio de uma fonte externa, em um processo chamado de circuito químico.

"Conseguimos retirar o oxigênio do catalisador e colocá-lo de volta várias vezes, onde o catalisador muda ligeiramente, mas sua reatividade não é impactada. Operar neste modo de circuito químico evita preocupações com inflamabilidade," disse Matthew Jacob, membro da equipe.

Ilustração da combustão de pequenas quantidades de acetileno presente em misturas com etileno.
[Imagem: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory]

Queima seletiva

Usando o catalisador - uma substância que acelera uma reação química - os pesquisadores conseguiram queimar seletivamente substâncias específicas presentes em uma mistura de combustíveis.

Por exemplo, eles queimaram até mesmo pequenas quantidades de acetileno em misturas com etileno. A remoção do acetileno é um processo crucial para evitar o envenenamento dos catalisadores de polimerização, o que é vital para a produção de plásticos de polietileno, um mercado que excede 120 milhões de toneladas anualmente.

Tradicionalmente, eliminar pequenas concentrações de substâncias contaminantes em um produto principal é muito desafiador e consome muita energia, e este novo método pode fornecer uma alternativa mais eficiente e menos poluente.

"Você quer fazer esse processo seletivamente. Remover acetileno e outros contaminantes de hidrocarbonetos traços dessa maneira pode ser mais eficiente em termos de energia," disse o professor Matthew Neurock. "Você só quer ser capaz de entrar em uma mistura de gases para remover algumas moléculas, sem tocar no resto das moléculas."

Os pesquisadores afirmam que o impacto a longo prazo desta inovação deverá ser alto porque catalisadores são usados em praticamente tudo que tocamos na sociedade moderna. Entender como as moléculas queimam - e não queimam - nas superfícies dos catalisadores pode tornar a produção desses materiais mais eficiente.

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