Novo catalisador traz esperança para uma energia mais limpa, tratamento de águas residuais e química verde

Uma equipa de cientistas desenvolveu um catalisador eficaz com uma capacidade notável de aumentar a eficiência da conversão do amoníaco.

Publicado na revista Advanced Energy Materials, o estudo revela o potencial do catalisador para fazer avançar significativamente o tratamento de águas residuais, nitritos e nitratos verdes, bem como a produção de hidrogénio.

Os catalisadores são substâncias que aceleram as reações químicas, proporcionando uma via mais eficiente para a ocorrência de uma reação e facilitando o seu início e conclusão. Uma vez que os catalisadores não são consumidos nem alterados na reação, podem ser utilizados repetidamente e são essenciais numa variedade de processos industriais, ambientais e bioquímicos.

A equipa, que incluía investigadores da Universidade de Hokkaido, no Japão, da Universidade de Tecnologia de Sydney, na Austrália, entre outros, desenvolveu o catalisador, denominado NiOOH-Ni, combinando níquel (Ni) com oxihidróxido de níquel.

O amoníaco pode causar graves problemas ambientais, como o crescimento excessivo de algas nas massas de água, o que esgota o oxigénio e prejudica a vida aquática. Em concentrações elevadas, o amoníaco pode prejudicar os seres humanos e a vida selvagem. A gestão e a conversão eficazes do amoníaco são, portanto, fundamentais, mas a sua natureza corrosiva torna-o difícil de manusear.

Os investigadores desenvolveram o NiOOH-Ni utilizando um processo eletroquímico. A espuma de níquel, um material poroso, foi tratada com uma corrente elétrica enquanto imersa numa solução química.

Este tratamento resultou na formação de partículas de oxi-hidróxido de níquel na superfície da espuma. Apesar da sua estrutura irregular e não cristalina, estas partículas de níquel-oxigénio aumentam significativamente a eficiência da conversão do amoníaco.

A conceção do catalisador permite-lhe funcionar eficazmente com tensões mais baixas e correntes mais elevadas do que os catalisadores tradicionais.

“O NiOOH-Ni funciona melhor do que a espuma de Ni, e a via de reação depende da quantidade de eletricidade (tensão) utilizada”, explica o Professor Zhenguo Huang da Universidade de Tecnologia de Sydney, que liderou o estudo. “Com tensões mais baixas, o NiOOH-Ni produz nitrito, enquanto que com tensões mais altas, gera nitrato”, acrescentou.

Isto significa que o catalisador pode ser utilizado de diferentes formas, dependendo do que é necessário. Por exemplo, pode ser utilizado para limpar águas residuais, convertendo o amoníaco em substâncias menos nocivas.

Mas noutro processo, também pode ser utilizado para produzir gás hidrogénio, um combustível limpo. Esta flexibilidade torna o NiOOH-Ni valioso para várias aplicações.

“O NiOOH-Ni é impressionantemente durável e estável, e funciona bem mesmo depois de ser usado várias vezes”, diz o Professor Associado Andrey Lyalin da Universidade de Hokkaido, que esteve envolvido no estudo. “Isto torna-o uma excelente alternativa aos catalisadores tradicionais e mais caros, como a platina, que não são tão eficazes na conversão do amoníaco.”

A fiabilidade a longo prazo do catalisador torna-o adequado para utilização industrial em grande escala, transformando potencialmente a forma como as indústrias tratam as águas residuais e produzem energia limpa.