Objetivo da equipe ligada ao RCGI é melhorar tanto os suportes dos catalisadores quanto as fases ativas e os promotores das reações

Hidrocarbonetos são compostos que apresentam em sua estrutura apenas átomos de carbono e hidrogênio, a partir dos quais é possível gerar uma grande quantidade de produtos que utilizamos no nosso dia-a-dia: plásticos, borracha, parafina, combustíveis…  A principal fonte de hidrocarbonetos são os combustíveis fósseis, com destaque para o petróleo. Mas há outra forma de obter hidrocarbonetos, além de retirá-los de combustíveis fósseis: por meio da conversão do chamado gás de síntese, ou syngas, que é formado por CO e H2 (monóxido de carbono e hidrogênio).

“Isso é feito por meio de um processo químico chamado de FischerTropsch, no qual usa-se um catalisador para converter o gás de síntese em hidrocarbonetos líquidos”, explica o professor Reinaldo Giudici, da Escola Politécnica da USP, pesquisador do RCGI – Research Centre for Gas Innovation (Centro de Pesquisa em Inovação em Gás), onde coordena o projeto Chemical Process: gas to liquid via Fischer Tropsch Synthesis.

Segundo ele, a capacidade de obter hidrocarbonetos de cadeias maiores ou menores de carbono está conectada ao tipo e ao desempenho do catalisador utilizado. “Dependendo do tipo de catalisador e do seu desempenho, é possível gerar diferentes hidrocarbonetos de diferentes tamanhos. Por isso, nosso principal objetivo nesse projeto é gerar catalisadores mais eficientes”, resume Giudici.

O engenheiro diz que o catalisador seleciona a rota química para as reações, oferecendo um intermediário de reação química que favorece a formação do produto desejado. “O catalisador não é consumido no processo, mas participa da reação, ligando-se ao reagente e formando um intermediário para aquele produto específico. É um dispositivo, geralmente sólido, porque é um insumo caro e deve poder ser reutilizado várias vezes. Só é trocado quando sofre processo de desativação. Eles podem demorar anos, semanas, dias e até frações de segundos para se desativar. Depende do processo, dos reagentes e das condições de sua operação.”

Por “condições de operação” entenda-se concentrações dos componentes que são usados, temperatura, pressão… “São variáveis que podem afetar o desempenho do processo, tanto em termos de cinética (velocidade de conversão daqueles reagentes), como em termos de seletividade (qual é a rota química e os produtos que são favorecidos em condições determinadas). E a ideia é ter um catalisador com o qual consigamos variar a faixa de hidrocarbonetos produzidos, alterando essas condições.”

O projeto tem duração total de cinco anos e há oito pesquisadores envolvidos, todos da Escola Politécnica. “Nosso objetivo é criar os catalisadores, analisar o seu desempenho na unidade de processo e também gerar modelos de processos, que permitam lidar com as variáveis e chegar a uma condição ótima de operação para chegar aos produtos que se quer obter. Vamos também simular cenários envolvendo os insumos disponíveis.”

Metanol – Um outro projeto, também do programa coordenado por Giudici, tem por objetivo desenvolver catalisadores mais eficientes para gerar metanol a partir do CO2 que compõe o gás natural. O metanol é um intermediário químico que serve de insumo para produção de biocombustíveis e de diversos outros intermediários usados, por exemplo, pela indústria de móveis e de defensivos agrícolas.

A ideia é aproveitar o CO2 que vem do gás natural e fazê-lo reagir com o hidrogênio (H2) para formar metanol. O processo é chamado de hidrogenação e o projeto tem características semelhantes ao descrito anteriormente. “O objetivo é o desenvolvimento e a caracterização de um catalisador mais eficiente, tanto do ponto de vista do suporte quanto da fase ativa e dos promotores da reação. Na sequência, a realização de testes cinéticos e a criação de um modelo matemático do reator de síntese do metanol”, resume Giudici.

Ele explica que, apesar do gás natural ser composto majoritariamente por gás metano (CH4), há reservatórios em que a porção de CO2 contida no gás natural pode chegar a até 50% da composição do energético. “Tradicionalmente, o metanol é obtido por processos químicos, um deles partindo do próprio syngas. De certa maneira, esse processo que vamos iniciar é um pouco diferente dos tradicionais, porque não estamos usando CO e H2, mas CO2 e H2. O resultado é o mesmo produto, mas a rota é diferente.”