Célula organometálica produz eletricidade e química fina

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/03/2011

Protótipo da nova célula a combustível organometálica, que produz química fina, além de eletricidade.[Imagem: Peter Rüegg/ETH Zurich]

Química ambientalmente correta

Um grupo de pesquisadores suíços e italianos desenvolveu uma nova célula a combustível organometálica.

Além de gerar eletricidade, a célula produz compostos da chamada química fina, a partir de matérias-primas renováveis.

E, como as demais células a combustível, ela faz seu trabalho sem deixar qualquer resíduo e sem a geração de poluentes.

"Esta célula a combustível não vai resolver os problemas energéticos do mundo," pondera o Dr. Hansjörg Grützmacher. "Mas eu acho que o fato de ela poder ser usada para fazer produtos da química fina a partir de matérias-primas renováveis, sem resíduos, é um enorme avanço."

Célula a combustível organometálica

O princípio de funcionamento da célula a combustível organometálica é totalmente diferente das outras células a combustível.

A base é um complexo molecular especial contendo ródio metálico. Esse complexo é incorporado molecularmente no material do anodo.

O anodo de uma célula de combustível absorve as cargas liberadas e as transfere para o catodo, que novamente as libera - esse é o fluxo que corresponde à corrente elétrica gerada.

A característica especial da célula a combustível organometálica é que o complexo molecular no anodo age como um catalisador, e sua função pode ser facilmente otimizada.

O material de suporte do anodo é carbono em pó, ao qual o complexo molecular é aplicado como uma fina dispersão.

Conforme a reação química vai ocorrendo, o catalisador ativo começa a se formar, o que significa que são gerados vários catalisadores específicos para cada um dos passos da reação.

Etanol ou açúcar

O combustível básico da célula organometálica é um álcool, como o etanol, que é convertido em um aldeído correspondente e, no passo seguinte, em um ácido carboxílico.

Mas os cientistas afirmam que a célula pode processar não apenas alcoois, mas também açúcares, como a glucose - em qualquer caso, produtos de origem renovável.

Em escala experimental, por exemplo, o 1,2-propanodiol, um diálcool obtido a partir de matérias-primas renováveis, foi convertido de forma muito seletiva em ácido láctico.

O ácido lático é produzido industrialmente em grande escala para uso na fabricação de polímeros biodegradáveis.

O único problema é que, para cada tonelada de ácido láctico produzida, a maioria dos processos gera cerca de uma tonelada de sulfato de cálcio, um material que exige um descarte dispendioso.

Por seu lado, a nova célula a combustível organometálica não deixa qualquer resíduo ao fazer o mesmo processo.

Primeiros passos

Um dos inconvenientes da nova célula a combustível organometálica é que ela só trabalha com soluções aquosas.

Além disso, ela é bastante lenta, uma vez que, devido ao projeto de construção do dispositivo, as reações químicas somente ocorrem nas superfícies da sua estrutura interna.

"No entanto, o uso de solventes não-aquosos também é concebível. Estamos apenas no começo [do desenvolvimento] e deveremos, antes de tudo, entender como uma mudança nos parâmetros do processo afetará a eficiência global do sistema," disse Grützmacher.

Bibliografia:

A Biologically Inspired Organometallic Fuel Cell (OMFC) that Converts Renewable Alcohols into Energy and Chemicals
S. P. Annen, V. Bambagioni, M. Bevilacqua,, J. Filippi, A. Marchionni, W. Oberhauser, H. Schönberg, F. Vizza, C. Bianchini, H. Grützmacher
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: 49 - 40 - 7387-7391
DOI: 10.1002/anie.201002234