Notícia

Novos avanços na transformação de moléculas de ar tóxicas em baixas temperaturas

Fonte

Universidade de Barcelona

Data

sexta-feira, 26 fevereiro 2021 10:40

Áreas

Cidades. Qualidade do Ar. Química Verde.

A poluição do ar que provém da combustão dos motores de veículos é um dos problemas ambientais mais graves, especialmente em ambientes urbanos. Em cidades densamente povoadas, a presença de óxidos de nitrogênio, partículas muito pequenas de carbono e monóxido de carbono (CO) no ar prejudica seriamente a saúde humana e aumenta a mortalidade. Uma colaboração entre pesquisadores da Universidade de Barcelona e do Instituto Boreskov de Catálise, da Academia Russa de Ciências de Novosibirsk, abre as portas para a redução das emissões poluentes de um dos principais emissores: os automóveis. Em um novo estudo, os cientistas propõem princípios para o projeto e síntese de catalisadores para transformar moléculas tóxicas no ar em temperaturas abaixo de 0 ºC.

A maioria dos poluentes nocivos gerados pela combustão dos motores dos automóveis é reduzida por sofisticados conversores catalíticos. Os chamados catalisadores de três vias transformam óxidos de nitrogênio, monóxido de carbono e hidrocarbonetos em nitrogênio molecular, água e dióxido de carbono relativamente inofensivos.

Mas um dos desafios são as emissões de partida a frio que os veículos geram nos primeiros minutos, ou seja, desde o momento em que há a partida até o motor esquentar o suficiente para que o catalisador comece a funcionar. “Na verdade, a maioria das emissões nocivas durante uma viagem média vem dessas emissões da partida a frio”, explicou o Dr. Konstantin Neyman, professor do Instituto de Química Teórica e Computacional da Universidade de Barcelona (IQTCUB). “O desenvolvimento de catalisadores que funcionem com eficiência em baixas temperaturas é, portanto, um campo de pesquisa muito ativo”, acrescentou o especialista.

Nesse contexto, pesquisadores do grupo liderado pelo professor Dr. Andrei Boronin, do Instituto de Catálise Boreskov, investigaram as propriedades catalíticas de materiais complexos baseados em combinações de metais e óxidos. A equipe siberiana se concentrou na eficiência em baixa temperatura dos catalisadores sintetizados e identificou uma combinação específica capaz de iniciar a conversão de CO a uma temperatura de -50 ºC.

Essa eficiência em baixa temperatura foi alcançada pela dispersão de platina – um metal cataliticamente muito ativo, usado em inúmeras aplicações – em dióxido de cério nanoestruturado. “A chave para o desempenho desses materiais ativos é a sinergia entre o suporte de óxido e a platina oxidada bem distribuída. Podemos identificar esses componentes usando técnicas espectroscópicas, mas para caracterizar sua função específica precisamos de modelos computacionais específicos “, disse o professor Boronin.

É justamente aqui que entra em cena o trabalho de modelagem teórica realizado pelo grupo liderado pelo pesquisador Konstantin Neyman. “Com cálculos quânticos mecânicos usando supercomputadores de alto desempenho, podemos modelar esses materiais fascinantes e decifrar o papel de cada componente no desempenho catalítico medido experimentalmente”, explicou o Dr. Albert Bruix, pesquisador de pós-doutorado no grupo do Dr. Konstantin.

O estudo, publicado na revista científica Applied Catalysis B: Environmental, é um grande avanço no desenvolvimento de materiais catalíticos para o tratamento oxidativo de poluentes atmosféricos em baixa temperatura. No entanto, o Dr. Boronin explicou que “a quantidade de platina usada nesses catalisadores é alta e seu custo dificulta as aplicações comercialmente viáveis”. O especialista, portanto, aponta em que direção o trabalho futuro deve seguir: “Um desempenho semelhante deve ser alcançado reduzindo a quantidade de metais preciosos.”

O impacto social do desenvolvimento desses catalisadores não se limita às emissões dos automóveis: “Esses materiais também podem ser usados ​​para a redução oxidativa de poluentes gerados por fontes estacionárias, como usinas movidas a combustíveis fósseis”, concluiu o Dr. Konstantin Neyman.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Barcelona (em espanhol).

Fonte: Universidade de Barcelona. Imagem: Pixabay.