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Correio Braziliense

Síntese verde: cientistas desenvolvem reator para peróxido de hidrogênio

Produção da substância é usado em composto com ampla aplicação (de cosméticos a antissépticos e purificadores). Mais limpa, tecnologia dispensa combustíveis fósseis e deixa poucos resíduos


postado em 11/10/2019 06:00

Da esquerda para a direita: Yang Xia, Chuan Xia e Haotian Wang, desenvolvedores de um reator de peróxido de hidrogênio(foto: Brandon Martin/Rice University/Divulgação)
Da esquerda para a direita: Yang Xia, Chuan Xia e Haotian Wang, desenvolvedores de um reator de peróxido de hidrogênio (foto: Brandon Martin/Rice University/Divulgação)
A produção de peróxido de hidrogênio pode ser muito mais segura e simples por meio de um processo desenvolvido na Universidade Rice, nos Estados Unidos. O reator, projetado por Haotian Wang e outros cientistas da Faculdade Brown de Engenharia, requer apenas ar, água e eletricidade para produzir o químico valioso na concentração desejada e com alta pureza.

O processo de eletrossíntese, detalhado na revista Science desta semana, usa um catalisador oxidado à base de nanopartículas de carbono, permitindo a produção, no ponto de uso, de soluções de peróxido de hidrogênio puro, o que elimina a necessidade de transportar o produto químico concentrado, o que é muito perigoso.“O peróxido de hidrogênio industrial deve ser transportado em altas concentrações para maximizar a economia”, diz Wang. “O transporte é perigoso e caro, porque o composto concentrado é instável. O peróxido de hidrogênio também se degrada ao longo do tempo e precisa ser armazenado quando chegar ao seu destino.”

Essa substância é amplamente utilizada como antisséptico, detergente, em cosméticos, como agente clareador e na purificação de água, entre muitas outras aplicações. O composto é produzido em concentrações industriais de até 60% de solução com água, mas em muitos usos comuns, a solução é muito mais diluída. Ao usar um eletrólito sólido em vez do eletrólito líquido tradicional, o processo também elimina a necessidade de separação ou purificação do produto, etapa integrante dos processos atuais que garante que nenhum íon contaminante seja envolvido.

“Se temos eletricidade de um painel solar, podemos literalmente obter peróxido de hidrogênio apenas da luz do Sol, do ar e da água”, afirma Wang. “Não precisamos envolver o consumo de orgânicos ou de combustíveis fósseis. A síntese de peróxido de hidrogênio pelas grandes e tradicionais fábricas de engenharia química gera resíduos orgânicos, consome combustíveis fósseis e emite dióxido de carbono. O que estamos fazendo é a síntese verde.”

O cientista explica que, como o consumo de eletricidade renovável barateia as contas, o produto deverá ser competitivo em termos de preço — além disso, a água não é um recurso caro, e o ar é gratuito. “Em vez de armazenar contêineres de peróxido de hidrogênio, os hospitais que o usam como desinfetante poderão abrir uma torneira e obter, por exemplo, uma solução de 3% sob demanda”, ilustra Wang. “Em vez de armazenar produtos químicos para desinfetar a água da piscina, os proprietários podem apertar um botão e ligar o reator para limpá-las.”

Eficiência

O reator de Rice é um pouco semelhante a uma célula de combustível, com eletrodos de ambos os lados para processar hidrogênio (ou água) e oxigênio (do ar), alimentando-os com catalisadores em dois eletrodos que imprensam um eletrólito sólido poroso ionicamente condutor. “Uma célula de combustível minimiza a produção de peróxido de hidrogênio para produzir apenas água com eficiência energética maximizada”, diz o pesquisador de pós-doutorado e autor principal do artigo, Chuan Xia. “No nosso caso, queremos maximizar o peróxido de hidrogênio e ajustamos nosso catalisador para isso.”

O coautor Yang Xia, estudante de segundo ano do laboratório de Wang, conta que o catalisador se mostrou robusto o suficiente para sintetizar uma solução pura de peróxido de hidrogênio a 1% em peso, em mais de 100 horas contínuas no laboratório, com degradação desprezível. Segundo Wang, a equipe planeja projetar reatores maiores, com o objetivo de atender parceiros industriais.

O cientista acredita que a nova tecnologia é uma grande promessa para aplicações em escala industrial, como sistemas municipais de purificação de água. O laboratório Rice testou baixas concentrações do produto nas águas pluviais do câmpus e comprovou a capacidade de remover contaminantes orgânicos de carbono. “Existem diversas aplicações em potencial. Antes disso, a síntese eletroquímica do peróxido de hidrogênio era limitada pelo processo de separação ou purificação do produto, mas resolvemos a grande barreira para aplicações práticas.”

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