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CAPTURA E FIXAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO UTILIZANDO-SE REDES METALORGÂNICAS – UMA INVESTIGAÇÃO IN SILICO PARA OBTENÇÃO DE ÁCIDO FÓRMICO E DIMETIL-ÉTER
Última alteração: 2021-09-16
Resumo
https://youtu.be/1UZRuZRxpck
É fato que o aquecimento global é um dos assuntos mais pertinentes da atualidade. De acordo com a Organização das Nações Unidas até o fim do Século XXI poderá ocorrer um aumento de 1,5 a 2 °C, a menos que haja reduções profundas nas emissões de dióxido de carbono (CO2) e outros gases de efeito estufa nas próximas décadas. Como consequência, é possível identificar um aumento em eventos climáticos extremos. Diante disso, uma das formas de prevenir a emissão de CO2 é por meio da sua captura e fixação. Isso pode ser feito utilizando-se as redes metalorgânicas (Metal-Organic Frameworks – MOFs) como catalisadores. As MOFs são sólidos cristalinos e porosos, cuja estrutura é baseada em ligações fortes entre aglomerados metálicos e ligantes orgânicos. Neste projeto de pesquisa, foram realizados estudos in silico de três mecanismos de reação para a conversão do CO2 em ácido fórmico e dimetil-éter. Um deles foi não catalisado e os outros dois empregando-se duas subunidades de MOFs (prisma trigonal de cromo e paddlewheel de cobre) como catalisadores. As simulações computacionais foram realizadas utilizando-se a Teoria do Funcional da Densidade como implementado no programa ORCA 4.2.1 ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP, permitindo a obtenção de informações estruturais e energéticas do processo químico. Por meio da avaliação dos valores de variação de energia livre de Gibbs das etapas dos mecanismos de reação, foi observado que as etapas mais endergônicas do mecanismo não catalisado correspondem à protonação de grupos álcoois. Assim, no desenvolvimento de sistemas catalíticos para este processo, é interessante que os catalisadores a serem aplicados e desenvolvidos atuem nestas etapas, facilitando-as. Dentre as subunidades de MOFs avaliadas, foi observado um melhor desempenho do paddlewheel de cobre, de modo que esta estrutura deve ser considerada preferencialmente no planejamento de catalisadores eficientes para o processo avaliado.
É fato que o aquecimento global é um dos assuntos mais pertinentes da atualidade. De acordo com a Organização das Nações Unidas até o fim do Século XXI poderá ocorrer um aumento de 1,5 a 2 °C, a menos que haja reduções profundas nas emissões de dióxido de carbono (CO2) e outros gases de efeito estufa nas próximas décadas. Como consequência, é possível identificar um aumento em eventos climáticos extremos. Diante disso, uma das formas de prevenir a emissão de CO2 é por meio da sua captura e fixação. Isso pode ser feito utilizando-se as redes metalorgânicas (Metal-Organic Frameworks – MOFs) como catalisadores. As MOFs são sólidos cristalinos e porosos, cuja estrutura é baseada em ligações fortes entre aglomerados metálicos e ligantes orgânicos. Neste projeto de pesquisa, foram realizados estudos in silico de três mecanismos de reação para a conversão do CO2 em ácido fórmico e dimetil-éter. Um deles foi não catalisado e os outros dois empregando-se duas subunidades de MOFs (prisma trigonal de cromo e paddlewheel de cobre) como catalisadores. As simulações computacionais foram realizadas utilizando-se a Teoria do Funcional da Densidade como implementado no programa ORCA 4.2.1 ao nível teórico PBE-D3BJ/def2-TZVP, permitindo a obtenção de informações estruturais e energéticas do processo químico. Por meio da avaliação dos valores de variação de energia livre de Gibbs das etapas dos mecanismos de reação, foi observado que as etapas mais endergônicas do mecanismo não catalisado correspondem à protonação de grupos álcoois. Assim, no desenvolvimento de sistemas catalíticos para este processo, é interessante que os catalisadores a serem aplicados e desenvolvidos atuem nestas etapas, facilitando-as. Dentre as subunidades de MOFs avaliadas, foi observado um melhor desempenho do paddlewheel de cobre, de modo que esta estrutura deve ser considerada preferencialmente no planejamento de catalisadores eficientes para o processo avaliado.
Palavras-chave
Dióxido de carbono. MOFs. Simulação computacional.