Avaliação experimental dos efeitos da adição de líquidos iônicos na hidrogenação de CO2. - Lima, Beatriz Mayumi (2024)
O dióxido de carbono (CO2) é o principal gás de efeito estufa emitido a partir de fontes antropogênicas, dentre elas, como resíduo em processos industriais. Por outro lado, o CO2 pode ser usado como matéria-prima para produzir compostos químicos e combustíveis. Uma possibilidade é a reação de deslocamento gás-água reversa (RWGS, do inglês reverse watergas shift), na qual a hidrogenação de CO2 produz monóxido de carbono (CO), o qual pode ser, posteriormente, convertido em outros produtos de maior valor agregado, como hidrocarbonetos. Nesse cenário, os líquidos iônicos (LIs) têm atraído a atenção de pesquisadores, tendo em vista sua capacidade de solubilizar o CO2. Consequentemente, essa propriedade faz com que os LIs possam influenciar as reações de hidrogenação de CO2 via ativação de CO2 ou interações de CO2 com diversos tipos de substratos devido aos efeitos cooperativos entre espécies iônicas e moleculares e catalisadores metálicos. Além disso, os LIs, conhecidos como solventes verdes, geralmente apresentam baixa pressão de vapor à temperatura ambiente e podem atuar de diferentes maneiras nas reações de conversão de CO2, por exemplo, como solvente, agente ativador ou catalisador. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de LIs com catalisadores à base de ferro (Fe) e cobre (Cu) na reação RWGS. Os catalisadores foram sintetizados, caracterizados e, posteriormente, misturados ao LI hidrofílico, tetrafluoroborato de 1-butil-3-metilimidazólio, [BMIm][BF4]. O sistema LI + catalisador foi, então, avaliado na reação RWGS. Testes iniciais de desempenho catalítico do sistema LI + catalisador bimetálico de FeCu apresentaram conversão de CO2 até 39% a 250 °C, com maior seletividade a hidrocarbonetos na faixa de C4-C5. Essa alta seletividade apresentada inclusive nos testes em branco, sem catalisador metálico, levantou suspeitas quanto à maneira com que os hidrocarbonetos foram produzidos: pela hidrogenação de CO2 ou pela degradação do LI. Ao ser observados indícios de degradação de LI a partir de 150 °C, foram realizados testes a 100 °C com [BMIm][BF4] e bis(trifluorometilsulfonil)imida de 1-etil-3-metilimidazólio, [EMIm][BTI], primeiramente em atmosfera de N2, para verificar a extensão da possível degradação do LI. Na temperatura de 100 °C, obteve-se alta seletividade a metano (CH4) e baixa conversão de CO2, enquanto os testes em branco mostraram que parte dos hidrocarbonetos gerados era originária do LI, seja por sua degradação, seja pela evaporação de solventes presentes. Sendo assim, foi possível concluir que, apesar de ser ideal trabalhar a temperaturas que não gerem degradação do LI a tempos prolongados, a RWGS é prejudicada devido ao seu favorecimento a altas temperaturas.