Foi desenvolvido um novo processo ecológico para a produção de óxido de propileno (PO) – um ingrediente crucial em itens de uso diário, como sofás, colchões e garrafas de água. O que destaca esta inovação é a sua capacidade de funcionar sem fontes externas de energia, como eletricidade ou luz solar.
O problema com a produção tradicional de PO
O óxido de propileno é produzido através da oxidação do propileno. Historicamente, esse processo dependia de peróxido de hidrogênio (H₂O₂), normalmente proveniente do processo de antraquinona. Este método é problemático porque depende fortemente de combustíveis fósseis e gera emissões substanciais de dióxido de carbono (CO₂), contribuindo para as alterações climáticas.
Um avanço: geração interna de H₂O₂
Pesquisadores liderados pelos professores Ja Hun Kwak e Ji-Wook Jang da UNIST, ao lado do professor Sung June Cho da Universidade Nacional de Chonnam, criaram um sistema autônomo capaz de produzir PO usando peróxido de hidrogênio gerado internamente. Veja como funciona:
- Criação autônoma de H₂O₂: O sistema gera H₂O₂ por meio de uma reação eletroquímica envolvendo oxigênio e formaldeído. Esta reação é impulsionada por um potencial químico – a diferença de energia entre os reagentes e os produtos – permitindo que o sistema opere espontaneamente, sem energia externa.
- Síntese PO Integrada: O H₂O₂ gerado reage então com o propileno dentro do sistema, sintetizando diretamente o óxido de propileno.
- Inovação em catalisadores: A equipe melhorou significativamente a estrutura do catalisador, superando uma limitação dos catalisadores zeólitos convencionais (TS-1), que se tornam menos eficazes em ambientes alcalinos. Este avanço aumenta a eficiência da oxidação do propileno e aumenta os rendimentos de PO.
Desempenho e vantagens econômicas
O novo sistema demonstra um desempenho impressionante:
- Alto rendimento: Em 24 horas, o sistema produziu 1.657 micromoles (μmol) de PO por centímetro quadrado (cm²), aproximadamente oito vezes mais do que os métodos de produção ecológicos anteriores baseados em H₂O₂.
- Coproduto de energia limpa: O processo também pode produzir simultaneamente hidrogênio (H₂), uma fonte de energia limpa e valiosa.
- Custos reduzidos: A análise econômica sugere que esse novo sistema pode reduzir os custos de produção de OP em cerca de 8%, reduzindo o preço para cerca de US$ 2,168 por quilograma – uma vantagem competitiva sobre os métodos tradicionais.
Produção Descentralizada e Acessível
Além da economia de custos, o sistema oferece benefícios operacionais significativos:
- Design simplificado: Elimina a necessidade de etapas complexas de pré-tratamento e equipamentos de alta temperatura e alta pressão que consomem muita energia.
- Geração no local: A produção de H₂O₂ no local minimiza os custos de transporte e armazenamento e os desafios logísticos.
- Escalabilidade e flexibilidade: O design modular permite fácil instalação em vários locais, facilitando a produção personalizada em pequena escala e promovendo uma mudança da fabricação centralizada para sistemas mais distribuídos.
“Este processo modular pode ser facilmente instalado em vários locais, permitindo uma produção personalizada em pequena escala e promovendo uma mudança da produção centralizada em grande escala para sistemas distribuídos e descentralizados”, afirma o Professor Jang.
“Este trabalho representa um passo significativo na superação das limitações de longa data dos catalisadores zeólitos, abrindo caminho para uma indústria química muito mais sustentável e amiga do ambiente”, acrescenta o professor Kwak.
Esta inovação representa um passo significativo em direcção a uma indústria química mais sustentável, revolucionando potencialmente a forma como os ingredientes plásticos essenciais são produzidos, tornando o processo mais eficiente, económico e ambientalmente responsável. Ele destaca o potencial de aproveitamento do potencial químico para impulsionar processos industriais sustentáveis.
