{"id":2409,"date":"2020-05-14T11:56:31","date_gmt":"2020-05-14T14:56:31","guid":{"rendered":"http:\/\/cine.org.br\/?p=2409"},"modified":"2020-05-14T14:12:35","modified_gmt":"2020-05-14T17:12:35","slug":"pesquisas-visam-conversao-de-metano-em-metanol-e-outros-produtos-em-celulas-a-combustivel","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cine.org.br\/en\/pesquisas-visam-conversao-de-metano-em-metanol-e-outros-produtos-em-celulas-a-combustivel\/","title":{"rendered":"Pesquisas visam convers\u00e3o de metano em metanol e outros produtos em c\u00e9lulas a combust\u00edvel"},"content":{"rendered":"\n

Desenvolvimento de catalisadores \u00e9 essencial ao avan\u00e7o da tecnologia, que envolve tamb\u00e9m a cogera\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica<\/em><\/p>\n\n\n\n

C\u00e9lulas a combust\u00edvel figuram entre as tecnologias promissoras na transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica para um cen\u00e1rio com fontes renov\u00e1veis e mais sustent\u00e1veis para a produ\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica. Um uso potencial menos conhecido dessa tecnologia \u00e9 a transforma\u00e7\u00e3o do metano (CH4<\/sub>), principal componente do g\u00e1s natural, em produtos \u2013 combust\u00edveis e insumos industriais \u2013 de maior valor agregado, como o metanol (CH3<\/sub>OH), com cogera\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica. Esses produtos t\u00eam grande interesse como combust\u00edveis e, especialmente, como valiosa fonte de produtos qu\u00edmicos industriais. <\/p>\n\n\n\n

Na extra\u00e7\u00e3o do petr\u00f3leo, o metano \u00e9 geralmente queimado, gerando g\u00e1s carb\u00f4nico. Ele \u00e9 considerado um dos principais gases de efeito estufa e, por isso, sua transforma\u00e7\u00e3o em outros produtos, junto ao interesse econ\u00f4mico, tem tamb\u00e9m grande relev\u00e2ncia ambiental. Al\u00e9m da explora\u00e7\u00e3o de petr\u00f3leo e g\u00e1s natural, o metano tamb\u00e9m pode ser obtido de lix\u00f5es e esta\u00e7\u00f5es de tratamento de esgoto, onde \u00e9 resultado do processo de fermenta\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

No entanto, at\u00e9 que as c\u00e9lulas a combust\u00edvel alimentadas por metano possam ser usadas em larga escala, h\u00e1 uma s\u00e9rie de desafios a serem superados, que v\u00e3o da melhor compreens\u00e3o das rea\u00e7\u00f5es qu\u00edmicas que ocorrem durante a sua opera\u00e7\u00e3o, passando pelo desenvolvimento de catalisadores para essas rea\u00e7\u00f5es, at\u00e9 as etapas de desenvolvimento tecnol\u00f3gico. No Centro de Inova\u00e7\u00e3o em Novas Energias (CINE), Centro de Pesquisa em Engenharia apoiado pela Funda\u00e7\u00e3o de Amparo \u00e0 Pesquisa do Estado de S\u00e3o Paulo (Fapesp) e pela Shell, a divis\u00e3o de pesquisa Metano a Produtos (M2P) tem entre os seus projetos esfor\u00e7os voltados a todas essas etapas.<\/p>\n\n\n\n

O projeto 13 \u2013 \u201cDesenvolvimento de catalisadores para a forma\u00e7\u00e3o seletiva de metanol em sistemas de c\u00e9lulas combust\u00edveis\u201d \u2013, um dos seis projetos vinculados \u00e0 M2P, \u00e9 coordenado por Almir Oliveira Neto, pesquisador do Instituto de Pesquisas Energ\u00e9ticas e Nucleares (IPEN). \u201cNas c\u00e9lulas a combust\u00edvel, o objetivo sempre foi a gera\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica. Agora, neste sistema que desenvolvemos, a energia \u00e9 um subproduto, e o mais importante s\u00e3o os outros produtos gerados, como o metano\u201d, explica o pesquisador. \u201cUm outro avan\u00e7o \u00e9 que conseguimos fazer isto em baixa temperatura, em torno de 100\u00baC, quando falar em ativa\u00e7\u00e3o e convers\u00e3o de metano em geral \u00e9 falar em temperaturas acima de 1.000\u00baC\u201d, acrescenta.<\/p>\n\n\n\n

\u201cO metano \u00e9 o hidrocarboneto mais est\u00e1vel, quase inerte, e por isso a ideia mais disseminada sempre foi a de que ele servia para queimar. Existem alguns trabalhos com fotocat\u00e1lise para quebra da liga\u00e7\u00e3o C-H, e v\u00e1rios outros com o uso da temperatura, mas a solu\u00e7\u00e3o eletroqu\u00edmica \u00e9 bem mais rara\u201d, situa Rodrigo Fernando Brambilla de Souza, pesquisador de p\u00f3s-doutorado no IPEN, que tamb\u00e9m integra a equipe do projeto. \u201cNesse contexto, o uso da c\u00e9lula a combust\u00edvel, um dispositivo eletroqu\u00edmico abastecido por gases, passou a parecer interessante. No IPEN, j\u00e1 havia uma tradi\u00e7\u00e3o de pesquisa estabelecida com c\u00e9lulas a combust\u00edvel a hidrog\u00eanio e etanol, e n\u00f3s imaginamos que poder\u00edamos fazer ajustes na opera\u00e7\u00e3o para buscar a transforma\u00e7\u00e3o do metano em outros produtos\u201d, conta Souza.<\/p>\n\n\n\n

C\u00e9lulas a combust\u00edvel s\u00e3o formadas por tr\u00eas compartimentos \u2013 dois eletrodos (\u00e2nodo e c\u00e1todo) e um eletr\u00f3lito entre eles, em um esquema similar ao das baterias, com as quais estamos mais familiarizados. Sobre os eletrodos, nas camadas em que ocorre a difus\u00e3o dos gases, eletrocatalisadores s\u00e3o depositados com a utiliza\u00e7\u00e3o de diferentes t\u00e9cnicas. Nas pesquisas do CINE, os cientistas acompanham a forma\u00e7\u00e3o de diferentes produtos das rea\u00e7\u00f5es que ocorrem nessas c\u00e9lulas, dependendo do lado em que o g\u00e1s metano \u00e9 introduzido \u2013 no \u00e2nodo ou no c\u00e1todo. Para tanto, usam tecnologias chamadas de \u201conline\u201d por permitirem a realiza\u00e7\u00e3o de diferentes an\u00e1lises espectrosc\u00f3picas em sequ\u00eancia assim que os produtos deixam a c\u00e9lula a combust\u00edvel.<\/p>\n\n\n\n

Um foco do trabalho \u00e9 justamente a compreens\u00e3o de como o metano interage com os catalisadores nobres necess\u00e1rios para concretizar a rea\u00e7\u00e3o em baixa temperatura, particularmente eletrocatalisadores de platina e pal\u00e1dio. \u201cA gente tinha experi\u00eancia com hidrog\u00eanio e com a oxida\u00e7\u00e3o de \u00e1lcool, e precis\u00e1vamos entender como funcionava o catalisador no caso do metano. Inicialmente, fizemos estudos eletroqu\u00edmicos fundamentais para identificar as rea\u00e7\u00f5es que poderiam estar acontecendo e, com isso, poder propor mecanismos para a oxida\u00e7\u00e3o ou ativa\u00e7\u00e3o [quebra] do metano\u201d, detalha Oliveira Neto. \u201cAinda \u00e9 necess\u00e1rio aprofundar esses estudos, mas o que a gente observa \u00e9 a forma\u00e7\u00e3o de algum tipo de radical de metano, que provoca a forma\u00e7\u00e3o dos produtos da rea\u00e7\u00e3o\u201d, registra.<\/p>\n\n\n\n

\u201cO eletroqu\u00edmico geralmente olha para o que \u00e9 adsorvido no catalisador e para a rea\u00e7\u00e3o de oxida\u00e7\u00e3o. Quando come\u00e7amos a trabalhar com a convers\u00e3o de metano em outros produtos, identificamos uma influ\u00eancia muito grande da forma\u00e7\u00e3o de radicais, principalmente os radicais hidroxila (OH). Estamos, portanto, trabalhando com um dispositivo eletroqu\u00edmico em que outra vari\u00e1vel adquire import\u00e2ncia, pois tiramos energia n\u00e3o s\u00f3 da oxida\u00e7\u00e3o do metano, mas tamb\u00e9m da ativa\u00e7\u00e3o da \u00e1gua, da quebra da mol\u00e9cula \u00e1gua, da qual s\u00e3o formados os radicais que, por sua vez, formam o metanol e outros produtos\u201d, complementa Souza.<\/p>\n\n\n\n

Publica\u00e7\u00f5es<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Em artigo publicado recentemente, no peri\u00f3dico Ionics<\/em>, os pesquisadores destacaram justamente esse papel da ativa\u00e7\u00e3o da \u00e1gua na gera\u00e7\u00e3o de produtos a partir do metano. Intitulado \u201cPartial oxidation of methane and generation of electricity using a PEMFC<\/a>\u201d, o artigo tem autoria tamb\u00e9m de outros pesquisadores no IPEN, e foi publicado em agosto de 2019. Dentre os demais autores est\u00e1 J\u00falio Nandenha, pesquisador de p\u00f3s-doutorado no CINE, junto a Luis Marcelo Garcia Silva e Eric H. Fontes, bolsistas de doutorado do Centro.<\/p>\n\n\n\n

Dois outros artigos recentes refletem, em grande medida, a hist\u00f3ria das pesquisas, desde o in\u00edcio em outro centro de pesquisa apoiado pela Fapesp e pela Shell, o Centro de Pesquisa para a Inova\u00e7\u00e3o em G\u00e1s (Research Centre for Gas Innovation, RCGI)<\/a>. \u201cNo RCGI, nosso foco era a gera\u00e7\u00e3o de energia el\u00e9trica. Nas pesquisas reportadas nestes artigos, n\u00f3s descobrimos que a corrente gerada estava relacionada justamente \u00e0 forma\u00e7\u00e3o do metanol, que depois virou o foco do nosso trabalho no CINE\u201d, relata Oliveira Neto.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Os artigos, intitulados \u201cMethane activation at low temperature in an acidic electrolyte using PdAu\/C, PdCu\/C, and PdTiO2<\/sub>\/C electrocatalysts for PEMFC<\/a>\u201d e \u201cActivation of Methane on PdZn\/C Electrocatalysts in an Acidic Electrolyte at Low Temperatures<\/a>\u201d foram publicados, respectivamente, nos peri\u00f3dicos Research on Chemical Intermediates<\/em> e International Journal of Electrochemical Science<\/em>, em mar\u00e7o de 2020 e outubro de 2019. Na lista de autores, neste caso, figuram tamb\u00e9m o pesquisador do IPEN F\u00e1bio Coral Fonseca, que coordena a divis\u00e3o M2P do CINE; Andrezza S. Ramos, pesquisadora de p\u00f3s-doutorado no Centro; e Monique C. L. Santos, bolsista de doutorado. Os trabalhos registram tamb\u00e9m a participa\u00e7\u00e3o de outros pesquisadores, incluindo parceiros da Universidade Federal do ABC (UFABC).<\/p>\n\n\n\n

Por fim, um quarto artigo, intitulado \u201cDirect Alkaline Anion Exchange Membrane Fuel Cell to Converting Methane into Ethanol<\/a>\u201d, reporta a constru\u00e7\u00e3o de um dispositivo que, embora bastante semelhante ao envolvido nas produ\u00e7\u00f5es anteriores, opera em meio com pH mais alto (alcalino). O trabalho foi publicado no peri\u00f3dico Chemistry Select<\/em>, tamb\u00e9m em 2019.<\/p>\n\n\n\n

Foto: Reator em opera\u00e7\u00e3o, com inje\u00e7\u00e3o de metano e vapor de \u00e1gua de um lado e oxig\u00eanio umidificado de outro. Produtos da rea\u00e7\u00e3o s\u00e3o imediatamente submetidos a diferentes an\u00e1lises espectrosc\u00f3picas (Cr\u00e9dito: Divulga\u00e7\u00e3o)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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