Cromo substitui metais nobres raros e caros

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/08/2023

Compostos de cromo de última geração funcionam como materiais luminescentes e catalisadores.
[Imagem: Jo Richers/University of Basel]

Cromo luminescente

Químicos suíços conseguiram substituir por um metal significativamente mais barato os elementos raros usados em tecnologias de ponta, das telas e células solares às células de combustível.

Compostos do metal cromo cuidadosamente sintetizados mostraram-se capazes de substituir metais raríssimos, e por isso muito caros, como o ósmio e o rutênio.

Os compostos de cromo foram desenvolvidos para uso em materiais luminescentes e em catalisadores. Os novos materiais são quase tão bons quanto alguns dos compostos de ósmio usados hoje. A vantagem é que o cromo é cerca de 20.000 vezes mais abundante na crosta terrestre do que o ósmio - e por isso muito mais barato.

Os novos materiais também funcionaram como catalisadores eficientes para reações fotoquímicas, incluindo processos desencadeados pela exposição à luz, como a fotossíntese. As plantas usam esse processo para converter a energia da luz solar em glicose rica em energia e outras substâncias que servem como combustível para processos biológicos.

Quando esses compostos de cromo são irradiados com luz vermelha, a energia da luz pode ser armazenada em moléculas que podem servir como fonte de energia, o que permitirá seu uso na fotossíntese artificial, para produzir os chamados combustíveis solares.

As aplicações vão das telas e células solares até os dispositivos de fotossíntese artificial.
[Imagem: Narayan Sinha et al. - 10.1038/s41557-023-01297-9]

Cromo em estrutura orgânica

Para fazer os átomos de cromo brilharem e permitir que eles convertam energia, Narayan Sinha e colegas da Universidade da Basileia fizeram sua síntese sobre uma estrutura molecular orgânica, composta por carbono, nitrogênio e hidrogênio.

A equipe projetou essa estrutura orgânica para ser particularmente rígida, de modo que os átomos de cromo fiquem bem empacotados. Este ambiente feito sob medida ajuda a minimizar as perdas de energia, devido a vibrações moleculares indesejadas, e a otimizar as propriedades luminescentes e catalíticas.

Envolto nessa estrutura orgânica rígida, o cromo mostra-se muito mais reativo do que os metais nobres quando ele exposto à luz, viabilizando reações fotoquímicas que, de outra modo, são difíceis de iniciar. Uma aplicação potencial poderia ser na produção de ingredientes farmacêuticos ativos.

Tem havido uma extensa busca por substitutos para os metais do grupo da platina, mas os maiores esforços têm-se concentrado no ferro e no cobre. Embora o cromo já tenha sido pesquisado com o mesmo objetivo, todos os compostos sintetizados até agora apresentavam eficiências muito baixas, inviabilizando seu uso prático.

Contudo, mais pesquisas serão necessárias para o uso do cromo nessas aplicações de ponta devido à sua estrutura mais complexa do que os metais nobres. A equipe pretende agora fabricar seus compostos em uma escala maior, para permitir testes mais amplos nas potenciais aplicações. Eles também querem otimizar ainda mais as propriedades catalíticas para chegar perto da conversão da luz solar em energia química para armazenamento, como na fotossíntese.

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