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Uma equipe de cientistas desenvolveu um catalisador eficaz com notável capacidade de aumentar a eficiência da conversão de amônia.
O estudo, publicado na revista Advanced Energy Materials, revela o potencial do catalisador para fazer avanços significativos no tratamento de águas residuais, nitrito e nitrato verdes, bem como na produção de hidrogênio.
Catalisadores são substâncias que aceleram reações químicas, proporcionando um caminho mais eficiente para a ocorrência de uma reação e facilitando seu início e conclusão. Como os catalisadores não são consumidos ou alterados na reação, eles podem ser usados repetidamente e são essenciais em uma variedade de processos industriais, ambientais e bioquímicos.
A equipe, que incluiu pesquisadores da Universidade de Hokkaido no Japão, da Universidade de Tecnologia de Sydney na Austrália e outras, desenvolveu o catalisador, chamado NiOOH-Ni, combinando níquel (Ni) e oxi-hidróxido de níquel.
A amônia pode causar sérios problemas ambientais, como o crescimento excessivo de algas em corpos d’água, esgotando o oxigênio e prejudicando a vida aquática. Em altas concentrações, a amônia pode prejudicar os seres humanos e a vida selvagem. Portanto, o gerenciamento e a conversão eficazes da amônia são críticos, mas sua natureza corrosiva torna seu manuseio difícil.
Os pesquisadores desenvolveram NiOOH-Ni usando um processo eletroquímico. A espuma de níquel, um material poroso, foi tratada com corrente elétrica enquanto estava imersa em solução química.
Este tratamento levou à formação de partículas de oxihidróxido de níquel na superfície da espuma. Apesar de sua estrutura irregular e não cristalina, as moléculas de níquel e oxigênio aumentam muito a eficiência da conversão de amônia.
O design do indutor permite que ele opere efetivamente em tensões mais baixas e correntes mais altas do que os indutores convencionais.
“NiOOH-Ni funciona melhor do que a espuma de níquel, e o caminho da reação depende da quantidade de eletricidade (tensão) usada”, explica o professor Zhenguo Huang, da Universidade de Tecnologia de Sydney, que liderou o estudo. “Em tensões mais baixas, o NiOOH-Ni produz nitrito, enquanto em tensões mais altas gera nitrato”, acrescentou.
Isto significa que o catalisador pode ser usado de diferentes maneiras dependendo do que for necessário. Por exemplo, pode ser utilizado para limpar águas residuais, convertendo o amoníaco em substâncias menos nocivas.
Mas noutro processo, também pode ser utilizado para produzir gás hidrogénio, que é um combustível limpo. Essa flexibilidade torna o NiOOH-Ni valioso para muitas aplicações.
“NiOOH-Ni é impressionantemente durável e estável, e funciona bem mesmo depois de ser usado várias vezes”, diz o professor associado Andrey Lyalin, da Universidade de Hokkaido, que participou do estudo. “Isso o torna uma excelente alternativa aos catalisadores tradicionais e mais caros, como a platina, que não são eficazes na conversão de amônia.”
A confiabilidade a longo prazo do catalisador o torna adequado para uso industrial em larga escala, o que poderia mudar a forma como as indústrias tratam as águas residuais e produzem energia limpa.
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