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Química

Menos poluição

Nanocatalisador criado na UFRGS elimina compostos aromáticos do petróleo

Surge uma nova forma de retirar compostos do petróleo que poluem o ambiente. A boa notícia vem da nanotecnologia, um campo emergente da pesquisa mundial, no qual se trabalha átomo por átomo. O professor Jairton Dupont, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), desenvolveu nanocatalisadores que permitem diminuir a concentração dos compostos aromáticos durante as fases de refino de petróleo onde aparecem a gasolina e o benzeno. Assim, a combustão dos motores a gasolina, por exemplo, será mais completa sem deixar no ar resíduos que podem ser cancerígenos e contribuem para a formação de chuva ácida. Esses nanocatalisadores servem a um processo de catálise (que modifica a velocidade de uma reação química) que resulta no ciclo-hexano, uma molécula bem menos danosa ao meio ambiente.

Os nanocatalisadores recém-ormulados no Laboratório de Catálise Molecular da UFRGS são grupos de partículas com cerca de 300 átomos de irídio – elemento químico que na tabela periódica se encontra no grupo dos metais de transição, acima do ródio, rutênio e ósmio, com diâmetro médio de 2 nanômetros (um nanômetro corresponde a um milionésimo do milímetro). Esses grupos, chamados de nanoclusters, são importantes porque podem substituir os solventes orgânicos usados nos dispendiosos processos industriais nas refinarias para eliminar os compostos aromáticos. Ao substituir os solventes orgânicos, os nanocatalisadores tanto diminuem os custos industriais como resolvem outros problemas de ordem operacional em uma refinaria. Solventes são substâncias de trato difícil, como a acetona, que serve tanto para tirar esmalte de unha quanto para purificar cocaína – razão pela qual seu uso tem sido controlado.

Os novos catalisadores são agentes de estabilização chamados de líquidos iônicos derivados de uma substância química que recebe o nome imidazol. Desenvolvido pelo grupo de Dupont e do professor Roberto de Souza, também do Instituto de Química da UFRGS e patenteado em 1996 em conjunto com a Petrobras, o líquido iônico prepara e estabiliza as nanopartículas de irídio que catalisam as reações de hidrogenação (adição de átomos de hidrogênio aos compostos aromáticos). Um artigo científico com a descrição do catalisador e do mecanismo de atuação foi aceito no Journal of the American Chemical Society, um dos mais conceituados do mundo.

Resumidamente, a reação – bem-sucedida em escala experimental – ocorre do seguinte modo: as olefinas, também oriundas do refino do petróleo, são acrescentadas ao líquido iônico, contendo os nanocatalisadores e o hidrogênio gasoso. Como resultado, os aromáticos ganham átomos de hidrogênio e são convertidos em hidrocarbonetos. Segundo Dupont, os produtos finais podem ser retirados facilmente por decantação, onde o produto da hidrogenação separa-se do líquido iônico que contém as nanopartículas (catalisador), num processo equivalente à separação do azeite da água. Além disso, o catalisador pode ser reaproveitado e as reações podem ser realizadas em condições brandas de pressão e temperatura (60ºC e apenas 2 atmosferas). Os catalisadores empregados normalmente nesse tipo de reação, diz ele, funcionam em temperatura e pressão elevadas (300ºC e 150 a 200 atmosferas).

Entender o acaso
Dupont contou até fevereiro com o apoio financeiro do Fundo Nacional do Petróleo (CTPetro) e, no momento, negocia a patente e a produção em escala comercial com uma grande empresa. “Nem imaginava que eu seguiria para esse lado”, diz. Foi por acaso, há nove meses, após 15 anos de trabalho em catálise, que ele ingressou na nanotecnologia, ao ver-se intrigado diante de “uma reação que inesperadamente formou partículas nanométricas e funcionou maravilhosamente bem”. Passaram-se semanas até ele entender o que estava acontecendo e assegurar-se de que havia descoberto catalisadores heterogêneos “solúveis”.

A pesquisa nesse campo agora alimenta teses e dissertações, além de ter consolidado a colaboração com os grupos dos professores Paulo Fichtner e Sérgio Teixeira do Instituto de Física da UFRGS, que têm participado da caracterização das nanopartículas. O grupo sabe que não basta eliminar os aromáticos. No petróleo há também compostos sulfurados e nitrogenados que também devem ser eliminados.

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