Talento

Yogesh Surendranath quer descarbonizar nossos sistemas de energia
Ao desenvolver novas reações eletroquímicas, ele espera encontrar novas maneiras de gerar energia e reduzir os gases do efeito estufa.
Por Anne Trafton - 23/03/2020


O professor de química do MIT, Yogesh Surendranath, ingressou no corpo docente do MIT em 2013. “Uma das características mais atraentes do departamento é sua composição equilibrada de início de carreira e corpo docente sênior. Isso criou uma atmosfera estimulante e vibrante que é altamente colaborativa ”, diz ele. “Mas, mais do que qualquer outra coisa, foram os alunos fenomenais do MIT que me atraíram. Sua intensidade e entusiasmo é o que move a ciência. ” Créditos:Foto: Gretchen Ertl

A eletricidade desempenha muitos papéis em nossas vidas, desde iluminar nossas casas até fornecer energia à tecnologia e aos eletrodomésticos com os quais contamos todos os dias. A eletricidade também pode ter um grande impacto em escala molecular, por impulsionar reações químicas que geram produtos úteis.

Trabalhando nesse nível molecular , o professor de química do MIT, Yogesh Surendranath, aproveita a eletricidade para reorganizar as ligações químicas. As reações eletroquímicas que ele está desenvolvendo têm potencial para processos como a divisão da água em hidrogênio combustível, a criação de células a combustível mais eficientes e a conversão de produtos residuais como o dióxido de carbono em combustíveis úteis.

“Todas as nossas pesquisas são sobre descarbonização do ecossistema de energia”, diz Surendranath, que recentemente ganhou um cargo no Departamento de Química do MIT e atua como diretor associado do Centro de Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono, um dos Centros de Energia de Baixo Carbono administrado pela Iniciativa de Energia do MIT (MITEI).

Embora seu trabalho tenha muitas aplicações na melhoria da eficiência energética, a maioria dos projetos de pesquisa do grupo de Surendranath surgiu do interesse fundamental do laboratório em explorar, em nível molecular , as reações químicas que ocorrem entre a superfície de um eletrodo e um líquido.

“Nosso objetivo é descobrir os principais processos de limitação de taxa e as principais etapas no mecanismo de reação que dão origem a um produto em detrimento de outro, para que possamos, de forma racional, controlar as propriedades de um material para que ele possa mais seletivamente e realizar com eficiência a reação geral ”, diz ele.

Conversão de energia

Nascido em Bangalore, Índia, Surendranath mudou-se para Kent, Ohio, com seus pais quando tinha 3 anos. Bangalore e Kent têm os principais centros mundiais de estudo de materiais de cristal líquido, o campo em que o pai de Surendranath, um químico orgânico, se especializou.

“Meu pai costumava me levar ao laboratório e, embora meus pais me incentivassem a seguir a medicina, acho que meu interesse pela ciência e pela química provavelmente foi despertado desde muito cedo por essas experiências”, lembra Surendranath.

Embora estivesse interessado em todas as ciências, ele estreitou seu foco depois de fazer sua primeira aula de química na faculdade na Universidade da Virgínia, com um professor chamado Dean Harman. Ele decidiu fazer dupla especialização em química e física e acabou fazendo pesquisas no laboratório de química inorgânica de Harman.

Depois de se formar na UVA, Surendranath veio para o MIT para fazer pós-graduação, onde seu orientador de tese foi o então professor do MIT Daniel Nocera. Com Nocera, ele explorou o uso de eletricidade para dividir a água como uma forma de gerar hidrogênio de forma renovável. A pesquisa de PhD de Surendranath se concentrou no desenvolvimento de métodos para catalisar a metade da reação que extrai o gás oxigênio da água.

Ele se envolveu ainda mais no desenvolvimento de catalisadores enquanto fazia uma bolsa de pós-doutorado na Universidade da Califórnia em Berkeley. Lá, ele se interessou pelos nanomateriais e pelas reações que ocorrem nas interfaces entre os catalisadores sólidos e os líquidos.

“Essa interface é onde muitos dos principais processos envolvidos na conversão de energia ocorrem em tecnologias eletroquímicas como baterias, eletrolisadores e células de combustível”, diz ele.

“Meu grupo realmente cultivou um ambiente extraordinariamente positivo, colaborativo e edificante, onde buscamos problemas realmente difíceis e nos divertimos muito ao longo do caminho”, diz Surendranath. “Sinto-me abençoado por trabalhar com pessoas que investiram tanto no esforço de pesquisa e construíram uma cultura na qual é um prazer trabalhar todos os dias.”


Em 2013, Surendranath voltou ao MIT para se juntar ao corpo docente, em um momento em que muitos outros membros juniores do corpo docente estavam sendo contratados.

“Uma das características mais atraentes do departamento é sua composição equilibrada de início de carreira e corpo docente sênior. Isso criou uma atmosfera estimulante e vibrante que é altamente colaborativa ”, diz ele. “Mas, mais do que qualquer outra coisa, foram os alunos fenomenais do MIT que me atraíram. Sua intensidade e entusiasmo é o que move a ciência. ”

Descarbonização de combustível

Entre as muitas reações eletroquímicas que o laboratório de Surendranath está tentando otimizar está a conversão de dióxido de carbono em combustíveis químicos simples, como monóxido de carbono, etileno ou outros hidrocarbonetos. Outro projeto se concentra na conversão de metano que é queimado de poços de petróleo em combustíveis líquidos, como o metanol.

“Para ambas as áreas, a ideia é converter dióxido de carbono e matérias-primas com baixo teor de carbono em commodities químicas e combustíveis. Essas tecnologias são essenciais para descarbonizar o setor de química e combustíveis ”, diz Surendranath.

Outros projetos incluem a melhoria da eficiência dos catalisadores usados ​​para eletrólise de água e células de combustível, e para a produção de peróxido de hidrogênio (um desinfetante versátil). Muitos desses projetos surgiram da ânsia de seus alunos em perseguir problemas difíceis e acompanhar descobertas inesperadas, diz Surendranath.

“A verdadeira alegria do meu tempo aqui, além da ciência, tem sido ver os alunos que eu orientei crescer e amadurecer para se tornarem cientistas independentes e líderes de pensamento, e então partir e lançar suas próprias carreiras independentes, seja seja na indústria ou na academia ”, diz ele. “Esse papel de mentor para a próxima geração de cientistas em minha área foi extraordinariamente gratificante.”

Embora levem seu trabalho a sério, Surendranath e seus alunos gostam de manter o clima leve em seu laboratório. Ele costuma trazer mangas, cocos e outras frutas exóticas para compartilhar e gosta de empinar pipas acrobáticas - um tipo de pipa que tem várias linhas, permitindo que realizem manobras acrobáticas como oitos em figura. Ele também pode ser visto ocasionalmente fazendo bichinhos de balão ou soprando bolhas de sabão extremamente grandes.

“Meu grupo realmente cultivou um ambiente extraordinariamente positivo, colaborativo e edificante, onde buscamos problemas realmente difíceis e nos divertimos muito ao longo do caminho”, diz Surendranath. “Sinto-me abençoado por trabalhar com pessoas que investiram tanto no esforço de pesquisa e construíram uma cultura na qual é um prazer trabalhar todos os dias.”

 

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