Muitos itens familiares, desde garrafas plásticas até móveis para exteriores, dependem de um processo que converte propano em propileno. 2021, um estudo ciência mostraram que os químicos podem usar catalisadores em nanoescala em tandem para combinar várias etapas dessa conversão em uma única reação, uma abordagem que poderia aumentar o rendimento e reduzir custos. No entanto, a actividade atómica subjacente permanece obscura, tornando esta estratégia difícil de adaptar a outras reacções industriais importantes.
Novo algoritmo revela comportamento atômico oculto
Pesquisadores da Universidade de Rochester criaram algoritmos que podem identificar as assinaturas atômicas que controlam as complexas reações químicas que ocorrem quando catalisadores em nanoescala convertem propano em propileno. Sua pesquisa foi publicada em Jornal da Sociedade Química Americanaexplora essas interações detalhadas, que se tornam mais complexas pelo fato de os materiais envolvidos mudarem entre vários estados.
“Existem tantas possibilidades diferentes para o que está acontecendo no sítio ativo catalítico, então precisávamos de uma maneira algorítmica para examinar de maneira fácil e lógica o grande número de possibilidades que existem e focar nas mais importantes, “disse Siddharth Deshpande, professor assistente do Departamento de Química e Engenharia Sustentável. “Melhoramos os algoritmos e os usamos para realizar uma análise muito detalhada das fases metálicas e de óxido que impulsionam essa reação muito complexa.”
Comportamento de oxidação inesperado e estabilidade do catalisador
Deshpande e sua estudante de doutorado em engenharia química, Snehitha Srirangam, descobriram alguns padrões inesperados durante sua investigação. Eles descobriram que os óxidos na reação tendiam a se formar em torno de locais metálicos defeituosos de uma maneira altamente seletiva, uma característica que desempenhou um papel importante na estabilização do catalisador. Embora o óxido possa aparecer em diversas composições químicas, ele está sempre localizado ao redor do local do metal defeituoso.
O potencial mais amplo da química industrial
Deshpande disse que as descobertas, e as ferramentas algorítmicas usadas para obtê-las, poderiam ajudar os pesquisadores a investigar a estrutura atômica de outras reações, incluindo a síntese de metanol usado em produtos que vão desde tintas até células de combustível. Com o tempo, ele acredita que esta visão poderá levar as empresas a métodos mais eficientes de produção de propileno e outros materiais industriais, reduzindo ao mesmo tempo a dependência da abordagem de tentativa e erro que dominou o campo durante décadas.
“Nosso método é muito geral e pode abrir a porta para a compreensão de muitos processos que permaneceram um mistério durante décadas”, disse Deshpande. “Sabemos que estes processos funcionam e produzimos grandes quantidades destes produtos químicos, mas ainda temos muito que aprender sobre exatamente por que funcionam.”
