Projeto do RCGI quer converter CO2 em etanol de terceira geração

Desenvolver catalisadores e processos catalíticos mais eficientes para gerar uma cadeia de transformação do dióxido de carbono (CO2), um dos principais gases de efeito estufa (GEE), em produtos de alto valor agregado. Essa é a meta do projeto que está sendo desenvolvido desde o ano passado no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em Gases de Efeito Estufa (RCGI). eldquo;Vamos tratar o CO2 como matéria-prima, como uma espécie de bloco de construção capaz de gerar uma série de produtos químicos que podem ser explorados comercialmente pela indústriaerdquo;, explica Liane Rossi, professora titular do Instituto de Química da Universidade de São Paulo (IQ-USP) e coordenadora do estudo.

O primeiro passo do projeto, que tem como título eldquo;Desenvolvimento de rotas catalíticas para transformação de CO2 em produtos químicos e materiaiserdquo;, é investigar quais catalisadores são capazes de converter CO2 nos chamados álcoois superiores, ou seja, que possuem pelo menos dois carbonos na estrutura da molécula, como é o caso do etanol (CH3CH2OH). eldquo;Podemos dizer que o etanol produzido a partir do CO2 seria um etanol de terceira geração, sendo que o etanol de primeira geração é aquele obtido a partir da sacarose e o de segunda geração é aquele obtido a partir da celulose. O etanol, além de ser usado como combustível, pode ser transformado em produtos químicos, como por exemplo, monômeros para a produção de polímeros, ou comumente conhecidos como plásticoserdquo;, aponta Rossi. eldquo;Monômero é a unidade base para a produção desses polímeros. Eles são macromoléculas feitas a partir da ligação dessas unidades base, formando cadeias moleculares, e por isso são sólidos e encontram muitas aplicaçõeserdquo;.

A ideia dos pesquisadores é desenvolver processos catalíticos que possam ser inseridos nas cadeias industriais existentes, a exemplo das usinas de etanol, para contribuir para a mitigação das emissões de CO2. eldquo;Neste caso, não pretendemos apenas aumentar a produtividade de etanol das usinas pela captura e conversão de CO2, mas modernizá-las, transformando-as em verdadeiras biorrefinariaserdquo;, aponta Rossi. eldquo;A fermentação da cana-de-açúcar produz grande quantidade de CO2, que acaba sendo emitido para a atmosfera. Capturar esse CO2 antes de ser emitido representaria um custo muito menor do que sequestrar CO2 que é diluído na atmosfera após a sua emissão. Assim, o nosso objetivo é trabalhar com o CO2 antes de ser emitido, com captura na fonte geradora e conversão por meio da catálise em álcoois, como o etanolerdquo;.

O primeiro desafio é obter os álcoois a partir do CO2 e depois imaginar um mercado para esses álcoois e para produtos derivados deles. eldquo;Há vários grupos de pesquisa que vêm pensando em outros usos para o etanol, para além do combustível que alimenta os veículos. O Brasil, que é o segundo maior produtor de etanol no mundo, atrás apenas dos Estados Unidos, poderia ganhar muito se tivesse tecnologia para issoerdquo;.

O projeto vai focar na geração de quatro produtos: ácido acético (que é utilizado para fazer acetato), propeno (que permite fazer polímeros), além de butadieno e isobuteno, dois monômeros de borracha. eldquo;A ideia é desenvolver tecnologias que possam fortalecer as usinas de etanol visando aumentar a produção de álcool e criar produtos derivados do etanol de terceira geração. A partir do butadieno, por exemplo, podem ser produzidas borrachas sintéticas que são usadas na fabricação de pneuserdquo;.

De acordo com Rossi, os produtos químicos derivados do etanol produzido a partir de CO2 terão as mesmas propriedades químicas, físicas e mecânicas daqueles produzidos pela indústria petroquímica (drop-in chemicals). eldquo;Isso deve diminuir nossa dependência dos recursos fósseis e criar um processo circular e benéfico de carbonoerdquo;, prevê Rossi. Segundo a pesquisadora, o Brasil ainda não aproveita o CO2 de forma ampla, e emprega pouco o etanol como matéria-prima visando transformá-lo em produtos. Uma das exceções, diz, é a Braskem, que desde 2010 fabrica o polietileno apartir de etanol da cana-de-açúcar. eldquo;Há também relatos de captura de CO2 da fermentação para uso na área de bebidas gaseificadas. Mas isso é muito pouco. Podemos e devemos ir além na busca de alternativas para captura e conversão de CO2erdquo;.

Desafios com a tecnologia -- Engenheira química que trabalha com catálise há quase duas décadas na USP, Rossi não esconde o fascínio por essa tecnologia criada no século XIX. eldquo;Catalise é um segmento da química que está presente em praticamente tudo o que a gente produz hoje por meio de processos industriais. A síntese da amônia, por exemplo, composto fundamental na produção de fertilizantes, é feita por meio da catálise, que combina nitrogênio (N2) e hidrogênio (H2)erdquo;, afirma.

De acordo com a especialista, embora a tecnologia seja antiga, só recentemente os estudos para a conversão catalítica de CO2 têm recebido mais atenção. eldquo;Para nós, cientistas, o desafio é descobrir qual é o melhor catalisador para esse fim, fazendo um ajuste fino das propriedades dos materiais que servem de catalisadoreserdquo;, conta Rossi. Um dos desafios da catálise é alcançar um alto grau de seletividade, o que significa produzir mais do produto desejado e menos subprodutos indesejados. eldquo;Quando se trabalha com o catalisador adequado, em condições ideais de temperatura e pressão, é possível direcionar a reação para se obter o produto desejadoerdquo;.

Segundo Rossi, em outro estudo recente, realizado em 2020 no âmbito do RCGI, a equipe de pesquisadores conseguiu obter uma seletividade de 98% para metanol (CH3OH) e uma conversão de 30% de CO2. Ou seja, 30% do dióxido do carbono utilizado no processo foi transformado em metanol, em uma reação química com hidrogênio, chamada hidrogenação, sem o uso de nenhum outro aditivo. eldquo;O ponto chave da tecnologia foi utilizar um catalisador de óxido de titânio e óxido de rênio, baixa temperatura e alta pressãoerdquo;, aponta a pesquisadora.

O objetivo agora é conseguir obter um resultado tão promissor quanto esse para a conversão de CO2 em etanol, cuja diferença se limita a um carbono a mais que o metanol, porém representa um grande desafio em termos da química envolvida e uma grande vantagem na aplicação. A especialista ressalta que o projeto, cuja duração é de três anos, busca estabelecer os melhores catalisadores para o processo. Mas isso não coloca um ponto final na história. eldquo;Para que a tecnologia possa ser adotada pelas indústrias, é preciso verificar se os resultados obtidos em laboratório se repetem com o aumento de escala e se compensam do ponto de vista financeiro. Para fazer isso, é importante atrair investidores, que podem ser privados, da própria indústria, ou então públicos, para transformar essas ideias em realidadeerdquo;.

Fonte/Veículo: Notícias Agrícolas