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Uma técnica inovadora está sendo desenvolvida por cientistas que podem permitir que a Austrália lidere o caminho na fabricação mais sustentável de combustíveis e produtos químicos.
“Desenvolvemos novas abordagens de síntese que permitem que técnicas de impressão 3D sejam empregadas para produzir de forma automática e eficiente catalisadores personalizados de átomo único (SACs)”, disse o professor Shizhang Qiao, da Universidade de Adelaide, diretor do Centro de Materiais em Energia e Catálise, que lidera a equipe.
“Os SACs podem ser adaptados em uma ampla gama de aplicações industriais.
“Nossa técnica inovadora tem potencial para ser mais econômica e mais simples do que as abordagens atuais.”
Os componentes de vários precursores, incluindo os acessíveis polímeros naturais e precursores de metais de transição, foram misturados para formar a tinta de impressão. Posteriormente, o ‘scaffold’ foi impresso diretamente por uma impressora 3D. Após a calcinação e pós-tratamentos subsequentes, os sítios de átomos individuais isolados ancorados em suportes de carbono foram alcançados.
Para testar o método, a equipe desenvolveu um novo grupo de catalisadores personalizados com o objetivo de converter íons de nitrato em águas residuais em amônia. A amônia é uma das matérias-primas químicas mais fundamentais do mundo, pois é um produto químico indispensável para fertilizantes, produtos farmacêuticos e corantes. Também é considerado uma forma importante de armazenar energia e um transportador de energia livre de carbono. Como um dos poluentes da água mais difundidos no mundo, os íons de nitrato convertidos pelo uso de catalisadores são transformados em uma fonte de nitrogênio.
“Os SACs são candidatos promissores para a próxima geração de catalisadores altamente eficientes, mas a síntese direta de SACs ainda é desafiadora e cara”, disse o professor Qiao.
“Nossa abordagem de síntese permite que a técnica de impressão 3D seja empregada como um caminho promissor para a fabricação de SACs em diferentes escalas, abrindo caminho para usá-los para alcançar a produção sustentável de combustíveis e produtos químicos valiosos.
“Ao simplificar a forma como os catalisadores são fabricados, esta nova técnica tem o potencial de promover o status da Austrália como líder global no combate aos efeitos da mudança climática e nos ajudar a assumir a liderança em novas técnicas para fabricar produtos químicos que beneficiam a sociedade”.
A equipe publicou suas descobertas na revista Síntese da Natureza.
“Nossa equipe explorará ainda mais o potencial de catalisadores de átomo único impressos em 3D em várias aplicações, como catálise em outras reações químicas que são críticas na indústria de engenharia química”, disse o professor Qiao.
O trabalho da equipe inspirará o desenvolvimento de uma nova geração de catalisadores avançados. Espera-se que esta nova via de pesquisa acelere o desenvolvimento de catalisadores de átomo único e os torne técnica e economicamente disponíveis para a indústria de engenharia química dentro de 10 anos.
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