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O peróxido de hidrogênio é um produto químico onipresente encontrado na maioria das casas e usado em tudo, desde a coloração de cabelos até o tratamento de feridas. É também um agente inestimável para muitas indústrias de alimentos, têxteis e até mesmo na produção de semicondutores.
Reportando JACS, pesquisadores da Universidade de Kyushu desenvolveram um novo processo para sintetizar esse produto químico utilizando um novo catalisador homogêneo inspirado na natureza. Além disso, o processo é significativamente mais seguro do que os métodos convencionais.
Os cientistas têm relatado a síntese de peróxido de hidrogênio por mais de duzentos anos. O padrão da indústria atual é um método conhecido como ‘método da antraquinona’, um processo passo a passo e indireto que remonta à Segunda Guerra Mundial. No entanto, enquanto o peróxido de hidrogênio – ou H2O2 — em si é relativamente inofensivo, sua produção às vezes não é.
“Os métodos de síntese atuais são um desperdício. Isso é resultado da alta inflamabilidade das misturas de hidrogênio e oxigênio e da exigência de materiais variados”, explica o professor Seiji Ogo, da Faculdade de Engenharia da Universidade de Kyushu, autor do estudo.
Ogo e sua equipe têm buscado uma abordagem mais ecológica para H2O2 produção, buscando inspiração na natureza. Eles se concentraram particularmente em um conjunto de enzimas chamadas ‘hidrogenases’. Estas são enzimas encontradas em microorganismos extremófilos – organismos que vivem em ambientes extremamente hostis, como o fundo do oceano.
Outro local de atividade extremófila são as fontes termais do Japão. Foi aqui que Ogo e seus colegas encontraram a hidrogenase S-77. As hidrogenases apresentam propriedades promissoras para a transferência de elétrons de moléculas de hidrogênio para moléculas de oxigênio, um evento chave para a síntese de peróxido de hidrogênio.
“A hidrogenase S-77 foi a fonte de inspiração para trabalhos anteriores em meu laboratório, onde construímos um catalisador homogêneo à base de ródio”, explica Ogo. “O catalisador funcionou facilitando a retirada de elétrons das moléculas de hidrogênio e, em seguida, doando-os às moléculas de oxigênio. No entanto, deu um rendimento ruim.”
Em seu novo estudo, o catalisador foi aprimorado pela incorporação de um ligante de carbeno N-heterocíclico para a etapa de redução, o que levou a um número de rotatividade – um reflexo da eficiência da reação – mais de 250 vezes maior que o do catalisador anterior , e um dos mais altos já relatados para um catalisador homogêneo.
Além disso, ao contrário do método convencional de antraquinona, o novo catalisador homogêneo requer apenas uma etapa e nenhuma separação de hidrogênio e gás oxigênio do frasco de reação. Portanto, com mais desenvolvimento, o novo catalisador poderá levar a um processo que demande menos material e menores custos em nível industrial.
“O novo processo é uma reação ideal para a síntese de peróxido de hidrogênio porque envolve uma mistura de reação segura, reação em um recipiente e síntese direta usando apenas hidrogênio e oxigênio”, conclui Ogo. “As empresas estão sempre buscando maneiras de reduzir os custos de produção. Nosso catalisador pode ser um recurso importante para muitas indústrias.”
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