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CAPTURA E FIXAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO UTILIZANDO-SE REDES METALORGÂNICAS – UMA INVESTIGAÇÃO IN SILICO PARA A OBTENÇÃO DE METANO E METANOL
Última alteração: 2021-10-08
Resumo
youtu.be/UFgN9N8il-I
Um dos principais problemas ambientais atuais, como apontado pela Organização das Nações Unidas, é o aquecimento global. Sua causa fundamental é o aumento da concentração dos gases causadores do efeito estufa na atmosfera, sendo o dióxido de carbono (CO2) o principal destes. A conversão do CO2 em outras substâncias é um processo muito atrativo, pois além de ser barato, abundante e seguro, ele contém carbono que pode ser usado na síntese de um levado número de substâncias de interesse industrial. Por isso, a pesquisa de métodos para a captura e fixação do CO2 é promissora e importante. As redes metalorgânicas (Metal-organic Frameworks – MOFs) são constituídas de dois tipos de subunidades: aglomerados metálicos e ligantes orgânicos. As MOFs têm uma infinidade de aplicações, pois pode-se escolher e combinar diferentes subunidades a fim de se obter uma MOF com uma propriedade desejada. Um método para escolher tais subunidades é o design in silico, ou seja, através de simulações computacionais. No presente trabalho, foram simuladas as interações de dois tipos de aglomerados metálicos (prisma trigonal de Cr e paddlewheel de Cu) em três mecanismos de reações de conversão do CO2 para metano e metanol. Para isso foi utilizada a Teoria do Funcional da Densidade como implementado no programa ORCA 4.2.1 ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP. Dessa forma, é possível identificar a melhor subunidade de MOF como catalisador para os processos. A etapa limitante do mecanismo de reação não catalisado foi a primeira adição de hidrogênio ao dióxido de carbono, com energia de ativação igual a 83,3 kcal mol-1. Por meio dos dois mecanismos de reação catalisados foi observado que o mecanismo no qual a MOF atuaria como um catalisador bifuncional (ácido e básico de Lewis) é mais favorável do que o mecanismo no qual a MOF atual como um catalisador ácido de Lewis somente. Além disso o melhor desempenho catalítico é obtido com o prisma trigonal de Cr para esta etapa.
Um dos principais problemas ambientais atuais, como apontado pela Organização das Nações Unidas, é o aquecimento global. Sua causa fundamental é o aumento da concentração dos gases causadores do efeito estufa na atmosfera, sendo o dióxido de carbono (CO2) o principal destes. A conversão do CO2 em outras substâncias é um processo muito atrativo, pois além de ser barato, abundante e seguro, ele contém carbono que pode ser usado na síntese de um levado número de substâncias de interesse industrial. Por isso, a pesquisa de métodos para a captura e fixação do CO2 é promissora e importante. As redes metalorgânicas (Metal-organic Frameworks – MOFs) são constituídas de dois tipos de subunidades: aglomerados metálicos e ligantes orgânicos. As MOFs têm uma infinidade de aplicações, pois pode-se escolher e combinar diferentes subunidades a fim de se obter uma MOF com uma propriedade desejada. Um método para escolher tais subunidades é o design in silico, ou seja, através de simulações computacionais. No presente trabalho, foram simuladas as interações de dois tipos de aglomerados metálicos (prisma trigonal de Cr e paddlewheel de Cu) em três mecanismos de reações de conversão do CO2 para metano e metanol. Para isso foi utilizada a Teoria do Funcional da Densidade como implementado no programa ORCA 4.2.1 ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP. Dessa forma, é possível identificar a melhor subunidade de MOF como catalisador para os processos. A etapa limitante do mecanismo de reação não catalisado foi a primeira adição de hidrogênio ao dióxido de carbono, com energia de ativação igual a 83,3 kcal mol-1. Por meio dos dois mecanismos de reação catalisados foi observado que o mecanismo no qual a MOF atuaria como um catalisador bifuncional (ácido e básico de Lewis) é mais favorável do que o mecanismo no qual a MOF atual como um catalisador ácido de Lewis somente. Além disso o melhor desempenho catalítico é obtido com o prisma trigonal de Cr para esta etapa.
Palavras-chave
Aquecimento global. MOFs. Sustentabilidade.