Como você tira o ferrão do metano do gás de efeito estufa? Quebre um dos laços mais fortes da natureza

Nova Delhi: Ao disparar flashes curtos de feixes de raios X em um catalisador de metal, os cientistas conseguiram quebrar o metano (CH4), um dos gases de efeito estufa mais potentes, transformando-o em um composto menos perigoso.

Pela primeira vez, eles observaram uma teoria de 40 anos e explicaram quais processos químicos envolvem a quebra da ligação carbono-hidrogênio (CH) quase sem usar energia.

A pesquisa, publicada na revista Science em 1º de junho, foi liderada por cientistas da Universidade de Uppsala, na Suécia, em colaboração com o Instituto Paul Scherrer, na Suíça, a Universidade de Estocolmo, a Universidade de Hamburgo e o European XFEL, uma instalação a laser de pesquisa de raios-X na Alemanha.

O metano está sendo emitido para o meio ambiente em um ritmo cada vez maior como resultado da criação de animais e do descongelamento contínuo do solo congelado em todo o mundo.

Transformá-lo em compostos menos perigosos e, de fato, benéficos, eliminaria os perigos relacionados e forneceria produtos químicos úteis, como etanol e metanol.

No entanto, o processo requer a etapa inicial de quebrar uma ligação CH, uma das ligações químicas mais fortes da natureza.

A razão pela qual a ligação é tão forte é porque o átomo de hidrogênio é muito menor que o átomo de carbono, levando a uma maior energia de ligação. Há uma força de atração maior devido a uma distância menor entre os núcleos de ambos.

Quarenta anos atrás, os pesquisadores descobriram que os catalisadores de metal molecular podem dividir as ligações CH, onde um curto flash de luz visível foi capaz de ativar o catalisador, quebrando o composto de metano. No entanto, este estudo destaca como há uma troca em frações de elétrons, que não requer mudanças drásticas de temperatura ou pressão.

"Existem quatro ligações CH no metano e se pudermos quebrar apenas uma, o composto pode ser convertido em algo útil. O custo usual de energia para quebrar a ligação não é econômico. Mas com o uso de energia leve, ela pode ser quebrada e convertida em outros produtos químicos úteis, como etanol ou metanol", disse Ambar Banerjee, principal autor do estudo, ao ThePrint.

Leia também:Como um chamado de acasalamento levou cientistas indianos e alemães a novas espécies de pererecas verdes em Arunachal

A equipe usou um catalisador de ródio que foi colocado em uma solução de alta octanagem para realizar experimentos em uma técnica chamada espectroscopia de absorção de raios-X (XAS). Eles usaram duas das fontes mais poderosas de flashes de raios-X do mundo - o laser de raios-X SwissFEL e o síncrotron de raios-X Swiss Light Source.

A ligação quebrou rapidamente, pois a ativação inicial do catalisador pelos feixes de raios X ocorreu em 400 femtossegundos (0,0000000000004 segundos), enquanto a ligação CH final quebrou após 14 nanossegundos (0,000000014 segundos).

Os pesquisadores então realizaram cálculos químicos quânticos avançados e identificaram como uma carga elétrica flui entre o catalisador de metal e o grupo CH. Eles foram capazes de observar como uma carga fluía do metal para a ligação CH, agindo como uma cola que a ligava ao centro do metal. Mas durante um fluxo reverso de elétrons do metal para a ligação CH, a ligação se rompe quando o fluxo “age como uma tesoura”, disse Banerjee.

"... com base nessas descobertas, pode ser feito um projeto inteligente de catalisadores mais eficientes que possam quebrar a ligação CH mais facilmente. Catalisadores mais eficientes significariam uma utilização melhor e mais econômica desse recurso desperdiçado que é o metano", disse ele.

(Editado por Smriti Sinha)

Leia também:Avanço da 'ponte digital cérebro-espinha' ajuda homem paralisado a andar novamente e recuperar o controle dos membros

Inscreva-se em nossos canais no YouTube e Telegram

Apoie nosso jornalismo

A Índia precisa de um jornalismo justo, sem hifens e questionador, repleto de reportagens locais. ThePrint – com repórteres, colunistas e editores excepcionais – está fazendo exatamente isso.

Sustentar isso precisa do apoio de leitores maravilhosos como você.

Se você mora na Índia ou no exterior, pode fazer uma assinatura paga clicando aqui.