Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Stanford e da Universidade de Leuven, na Banãlgica, elucidou ainda mais um processo intrigante que pode ser um passo importante em direção a uma economia de combusta­vel metanol com metano abundante como matéria-prima, um avanço que pode mudar fundamentalmente a forma como o mundo usa o gás natural .

O metanol - o a¡lcool mais simples - éusado para fazer vários produtos, como tintas e pla¡sticos, e como aditivo a  gasolina. Rico em hidrogaªnio, o metanol pode impulsionar células de combusta­vel da nova era que podem gerar benefa­cios ambientais significativos.

Se o gás natural , do qual o metano éo principal componente, pudesse ser convertido economicamente em metanol, o combusta­vel la­quido resultante seria armazenado e transportado com muito mais facilidade do que o gás natural e o hidrogaªnio puro. Isso também reduziria muito as emissaµes de metano das usinas e dutos de processamento de gás natural. Hoje, o metano escapado, um gás de efeito estufa muitas vezes mais potente do que o dia³xido de carbono, quase anula as vantagens ambientais do gás natural sobre o petra³leo e o carva£o. O novo estudo da equipe na edição atual da Science éo mais recente para avana§ar uma forma de baixo consumo de energia para produzir metanol a partir do metano.

"Este processo usa cristais comuns conhecidos como zea³litas de ferro, que são conhecidos por converter gás natural em metanol em temperatura ambiente ", explica Benjamin Snyder, que obteve seu doutorado em Stanford estudando catalisadores para abordar as principais facetas desse desafio. "Poranãm, isso éum desafio qua­mico extremamente difa­cil de ser alcana§ado em umnívelprático, já que o metano éteimosamente inerte quimicamente."

Quando o metano éinfundido em zea³litas de ferro poroso, o metanol érapidamente produzido em temperatura ambiente, sem necessidade de calor ou energia adicional. Em comparação, o processo industrial convencional para fazer metanol a partir do metano requer temperaturas de 1000 ° C (1832 ° F) e pressão extremamente alta.

"Esse éum processo economicamente tentador, mas não étão fa¡cil. Barreiras significativas impedem a ampliação desse processo para na­veis industriais", disse Edward Solomon, professor de química e ciência de fa³tons de Stanford no SLAC National Accelerator Laboratory. Solomon éo autor saªnior do novo estudo.

Infelizmente, a maioria das zea³litas de ferro se desativa rapidamente. Incapaz de processar mais metano, o processo acaba. Os cientistas estãointeressados ​​em estudar maneiras de melhorar o desempenho do zea³lito de ferro . O novo estudo, coautoria de Hannah Rhoda, uma candidata ao doutorado de Stanford em química inorga¢nica, usa espectroscopia avana§ada para explorar a estrutura física dos zea³litos mais promissores para a produção de metano em metanol.

"Uma questãochave aqui écomo retirar o metanol sem destruir o catalisador", disse Rhoda.

Escolhendo duas atraentes zea³litas de ferro, a equipe estudou a estrutura física das redes em torno do ferro. Eles descobriram que a reatividade varia dramaticamente de acordo com o tamanho dos poros na estrutura cristalina circundante. A equipe se refere a isso como o "efeito gaiola", já que a estrutura de encapsulamento se assemelha a uma gaiola.

Se os poros nas gaiolas forem muito grandes, o sa­tio ativo édesativado após apenas um ciclo de reação e nunca éreativado novamente. Quando as aberturas dos poros são menores, no entanto, elas coordenam uma dança molecular precisa entre os reagentes e os sa­tios ativos de ferro - que produz metanol diretamente e regenera o sa­tio ativo. Aproveitando o chamado 'efeito de gaiola', a equipe foi capaz de reativar 40% dos sites desativados repetidamente - um avanço conceitual significativo em direção a um processo catala­tico em escala industrial.

"O ciclo catala­tico - a reativação conta­nua de locais regenerados - poderia algum dia levar a  produção conta­nua e econa´mica de metanol a partir do gás natural", disse Snyder, agora um pa³s-doutorado na UC-Berkeley no Departamento de Quí­mica de Jeffrey R. Long.

Este passo fundamental a  frente na ciência ba¡sica ajudara¡ a elucidar para químicos e engenheiros químicos o processo que as zea³litas de ferro usam para produzir metanol em temperatura ambiente, mas ainda hámuito trabalho a ser feito antes que tal processo possa ser industrializado.

A seguir na lista de Snyder: abordar a realização do processo não apenas a  temperatura ambiente, mas usando o ar ambiente em vez de alguma outra fonte de oxigaªnio, como o a³xido nitroso usado nesses experimentos. Lidar com um poderoso agente oxidante como o oxigaªnio, que énotoriamente difa­cil de controlar em reações químicas, seráoutro obsta¡culo considera¡vel ao longo do caminho.

Por enquanto, Snyder estava satisfeito e surpreso com os poderes ilustrativos da sofisticada instrumentação espectrosca³pica nos laboratórios Solomon que foram aproveitados para este estudo. Isso foi inestima¡vel para sua compreensão da química e das estruturas químicas envolvidas no processo de metano para metanol.

“a‰ legal como vocêpode obter algumas percepções denívelata´mico muito poderosas, como o efeito gaiola, dessas ferramentas que não estavam disponí­veis para as gerações anteriores de qua­micos”, disse Snyder.