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MADRID 20 out. (EUROPA PRESS) -
Um grupo de pesquisa do Instituto de Tecnologia Química (ITQ), centro conjunto do Conselho Superior de Pesquisas Científicas (CSIC) e da Universidade Politécnica de Valência (UPV), desenvolveu um novo catalisador, um material que acelera as reações químicas, para produzir matérias-primas essenciais na indústria química de maneira mais sustentável.
O novo catalisador é utilizado na hidroformilação, uma das reações mais importantes da indústria química, que transforma compostos baratos e abundantes, chamados olefinas, em aldeídos, matérias-primas para a fabricação de milhares de produtos de uso cotidiano. Perfumes, aromas alimentícios, plásticos, detergentes e medicamentos são baseados nessas moléculas. O trabalho foi publicado na revista “Nature”.
A hidroformilação é uma reação química que transforma moléculas simples derivadas do petróleo ou de plantas em outras mais complexas e úteis. Isso ocorre pela adição de um átomo de carbono, juntamente com hidrogênio e oxigênio, para formar aldeídos — moléculas presentes naturalmente em muitos seres vivos e amplamente utilizadas pela indústria na fabricação de plásticos, detergentes, perfumes e medicamentos.
Para auxiliar nesse processo, utilizam-se catalisadores, materiais cuja função é acelerar a reação e direcioná-la de modo que se formem os produtos desejados sem que os catalisadores sejam consumidos. Na indústria, costumam-se empregar catalisadores à base de metais como o ródio ou o cobalto.
“A reação foi descoberta em 1938 pelo químico alemão Otto Roelen e, desde então, tornou-se um dos processos fundamentais da indústria química para a produção de aldeídos a partir de olefinas”, explica Avelino Corma, pesquisador ad honorem do CSIC no ITQ.
Corma afirma que, atualmente, os processos industriais baseados em ródio “utilizam habitualmente catalisadores homogêneos e ligantes do tipo fosfina, que apresentam importantes inconvenientes do ponto de vista da toxicidade e da recuperação do catalisador”.
A descoberta alcançada por seu grupo de pesquisa no ITQ representa uma mudança de paradigma em relação ao conhecimento estabelecido sobre a hidroformilação.
Mais especificamente, eles conseguiram estabilizar centros ativos isolados de ródio em estado de oxidação nos canais de uma zeólita do tipo MFI: átomos individuais de ródio posicionados dentro dos minúsculos canais de uma zeólita (mineral com uma estrutura repleta de poros e canais microscópicos), onde atuam como catalisadores para transformar moléculas em produtos úteis.
Esse centro apresenta uma atividade e uma seletividade em relação ao aldeído muito superiores às de outros centros ativos de ródio convencionais.
A equipe do ITQ também demonstrou que é possível controlar a seletividade da reação bloqueando centros ativos menos seletivos. “O bloqueio seletivo dos centros permite favorecer a atividade do centro responsável pela elevada produção do aldeído linear”, explica Patricia Concepción, pesquisadora do CSIC no ITQ.
Esse mecanismo oferece uma ferramenta adicional para ajustar o comportamento do catalisador de acordo com as condições do processo e as características da matéria-prima utilizada. Em outras palavras, abre novas possibilidades para o projeto de catalisadores mais seletivos e eficientes.
Em comparação com os sistemas utilizados atualmente, o novo catalisador apresenta várias vantagens. Entre elas, destacam-se o uso de uma quantidade reduzida de ródio, a ausência de ligantes tóxicos de fosfina, a possibilidade de recuperar e reutilizar o catalisador, uma síntese simples e potencialmente escalável e uma elevada seletividade em relação ao aldeído linear.
Outro aspecto relevante é que o processo pode ser realizado em condições suaves de reação, em torno de 80 °C, e o catalisador mantém sua atividade e seletividade com uma ampla gama de olefinas. Essa versatilidade é especialmente interessante para uma futura aplicação industrial, pois permite trabalhar com diferentes matérias-primas para obter diversos aldeídos de interesse.
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