Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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Ciência

Novos catalisadores para a redução da poluição veicular

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Pesquisa busca alternativa mais barata para a redução de poluentes  


Apesar do avanço recente na produção de veículos elétricos, e da perspectiva futura de veículos movidos a hidrogênio, a substituição da frota de veículos a combustão de combustíveis fósseis ainda deve demorar muitos anos. Enquanto isso, o número de veículos continua a crescer, e não só as políticas públicas devem ser adequadas a essa realidade, como também novas tecnologias que permitam diminuir a liberação de poluentes na atmosfera precisam ser desenvolvidas.

O conversor catalítico automotivo é um equipamento utilizado no escapamento de veículos para reduzir a emissão de gases tóxicos. Uma das reações que ocorre nesse conversor é a redução do óxido nítrico ($\rm NO$) pelo monóxido de carbono ($\rm CO$) para formar gás nitrogênio ($\rm N_2$), um gás inerte que não contamina o ambiente, e gás carbônico ($\rm CO_2$). Grande parte dos catalisadores utilizados nessa reação são à base de metais nobres, que são caros e escassos, além de, em algumas situações, promoverem a formação de óxido nitroso ($\rm N_2O$), que tem grande impacto sobre o efeito estufa e sobre a degradação da camada de ozônio.

Por isso, Daniel Lopes e colaboradores [1] da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ) investigaram catalisadores alternativos, à base de cobre ($\rm Cu$) e níquel ($\rm Ni$), para a reação de redução do $\rm NO$ pelo $\rm CO$, com o intuito de avaliar sua atividade e sua seletividade para a produção de $\rm N_2$. Os catalisadores foram preparados a partir de precursores do tipo hidrotalcita, contendo os metais divalentes $\rm Cu$ e $\rm Ni$ e o metal trivalente $\rm Al$.

Representação esquemática do precursor tipo hidrotalcita e do catalisador tipo óxido misto.

Diferentes técnicas foram usadas para conhecer as propriedades dos catalisadores e precursores. No entanto, segundo os pesquisadores, uma das mais importantes foi a técnica de espectroscopia por absorção de raios X, XANES in-situ, realizada na linha de luz DXAS do Laboratório Nacional de Luz Sincrotron (LNLS). Com esta técnica foi possível determinar as espécies de cobre presentes durante a reação, o que ajudou no entendimento do fenômeno e do papel do catalisador na reação. Adicionalmente, também foram realizadas no LNLS análises pelas técnicas de XANES ex-situ, também na linha de luz DXAS, e de difração de raios X, na linha de luz XPD, com as quais foi possível determinar a composição das fases cristalinas presentes e o estado de oxidação do cobre nos catalisadores.

Segundo Fatima Zotin e Luz Amparo Palacio, coordenadoras da pesquisa, os catalisadores de níquel e cobre desenvolvidos pelo grupo se mostraram muito promissores e têm performance e seletividade comparável, e em alguns casos até superior, aos catalisadores de metais nobres convencionalmente utilizados.

Fonte: [1] Daniel Lopes, Fatima Zotin, Luz Amparo Palacio, Copper-nickel catalysts from hydrotalcite precursors: The performance in NO reduction by CO, Applied Catalysis B: Environmental 237 (2018) 327–338. DOI: 10.1016/j.apcatb.2018.06.007