Nano-partículas e Catálise – Processos Mais Sustentáveis

Descubra como as nano-partículas e a catálise se unem para impulsionar a inovação ambiental. Explore aplicações práticas e benefícios sustentáveis neste guia informativo

Sistemas catalíticos são tecnologias importantes atualmente, são utilizados ativamente para a melhoria das condições de vida, atuam nas áreas de energia envolvendo a produção de combustíveis e produtos químicos, no meio ambiente são aplicados para a redução de resíduos poluentes.

Figura: Principais aplicações dos nanocatalisadores

A catálise é fundamental para a indústria química, onde mais de 80% dos produtos químicos industriais passam por pelo menos uma etapa de fabricação por meio de um processo catalítico [1].  Na catálise industrial, há uma divisão clássica em catálise homogênea e catálise heterogênea. A catálise heterogênea ocorre nas interfaces entre as superfícies, tornando os catalisadores mais fáceis de recuperar e reutilizar, mas geralmente apresentam menor atividade, pois apenas os sítios da superfície entram em contato com os reagentes, sendo altamente dependente da área disponível. A catálise homogênea é uma catálise monofásica, que apresenta como vantagens alta atividade catalítica e alta seletividade, sendo difícil separar o catalisador do produto, o que pode causar problemas na purificação do produto [2].
O uso dos catalisadores promove alterações na energia de ativação alterando a velocidade das reações e reduzindo o tempo de produção. Como a catálise é um fenômeno de superfície, materiais baseados em nanopartículas têm assumido um papel determinante na indústria de transformações devido à alta proporção entre a área de superfície e volume. Os catalisadores nanoestruturados (chamados nanocatalisadores) são caracterizados pelo tamanho reduzido, na faixa de 1 – 10 nm [3]. O uso de nanomateriais catalíticos maximizam a eficiência e a seletividade de processos industriais promovendo um maior aproveitamento de matérias primas reduzindo o desperdiço de energia e menor produção de resíduos indesejáveis contribuindo dessa maneira na prevenção da poluição ou de outros danos indiretos ao meio ambiente [4]. Na Figura a seguir, demonstra algumas aplicações dos nanocatalisadores.

Os nanocatalisadores suportados têm despertado interesse especial devido à sinergia envolvendo efeitos eletrônicos e de superfície que podem desempenhar papéis fundamentais para processos mais sustentáveis (por exemplo, fácil recuperação do catalisador, capacidade de realizar etapas sequenciais com alto rendimento, evitar grandes quantidades de solventes orgânicos). É de suma importância estudos para compreender melhor a correlação entre síntese, estrutura e reatividade, obtidas por meio de uma escolha criteriosa de solventes, estabilizadores, agentes redutores e percursores de metal [5].

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
[1] BERNARDO-GUSMÃO K.; PERGHER, S. B. C.; DOS SANTOS, E. N. Um panorama da Catálise no Brasil nos últimos 40 anos. Química Nova, vol. 40, n. 6, 650-655, 2017.
[2] MOORE, Walter. J.; “Físico-Química” tradução da 4 ed. Americana: Helena Li Chum (e outros) supervisão: Ivo Jodan. São Paulo, Edgard Blücher, 1976.
[3] YAN ZHOU, Chuanchuan Jin, Yong Li, Wenjie Shen, Dynamic behavior of metal nanoparticles for catalysis, Nano Today 20 (2018) 101–120.
[4] DE FARIAS, Edinete M., OLIVEIRA, Elquio E. Nanotecnologia e Meio Ambiente: um levantamento sobre os riscos e benefícios dessa nova tecnologia em um contexto atual. Universidade Estadual da Paraíba, 2011.
[5] DE BARROS, Suellen D.T.; SENRA, Jaqueline. D.; LACTER, Elizabeth. R.; MALTA, Luiz Fernando. B. Metal-catalyzed cross-coupling reactions with supported nanoparticles: Recent developments and future directions. Catalysis Reviews, pages 439-496, 2016.

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