Uma equipe de pesquisa do Instituto Coreano de Pesquisa em Tecnologia Química (KRICT) desenvolveu um novo catalisador de duplo átomo que pode converter dióxido de carbono (CO₂) em monóxido de carbono (CO) de forma estável em condições de alta temperatura, oferecendo uma solução mais eficiente e durável para a produção de matérias-primas industriais.
A conversão de CO₂ em CO é um passo crucial para a fabricação de combustíveis e produtos químicos sintéticos, mas os catalisadores tradicionais tendem a sofrer degradação de desempenho em altas temperaturas de 500–600°C. Liderado pelo Dr. Hyun-Tak Kim do KRICT, em colaboração com acadêmicos da Universidade Nacional de Kyungpook, da UNIST e da Universidade Nacional de Chungnam, foi projetado um catalisador com pares de átomos de cobre e níquel ancorados dentro de uma estrutura de carbono dopada com nitrogênio, formando uma estrutura N₂Cu–N₂–NiN₂, alcançando um controle preciso em nível atômico.
Este catalisador de duplo átomo minimiza o uso de metais enquanto mantém alta atividade. A estrutura de duplo átomo Cu-Ni promove a rápida ativação do CO₂ e facilita a dessorção do CO, suprimindo a formação de metano. Os átomos metálicos estão dispersos de forma estável no suporte, evitando o problema comum de aglomeração em altas temperaturas, garantindo durabilidade a longo prazo.
O método de síntese é mais simples e escalável do que as técnicas tradicionais, podendo ser preparado por mistura em solução, secagem e tratamento térmico. A síntese reproduzível em escala de 13–15 gramas demonstrou seu potencial para produção prática. Nos testes, o catalisador alcançou uma taxa de conversão de CO₂ próxima ao equilíbrio termodinâmico na faixa de 300–600°C, com seletividade para CO próxima a 100%, sem formação de metano, e operou de forma estável por mais de 100 horas sob ciclos de temperatura repetidos.
Este catalisador é adequado para o processo de reação de deslocamento gás-água reversa (RWGS), que converte CO₂ em CO para produzir gás de síntese, usado na síntese de metanol, combustíveis e produtos químicos. Os catalisadores RWGS existentes podem enfrentar problemas de formação de metano ou degradação, enquanto o novo catalisador oferece um caminho para melhorar a seletividade e a durabilidade.
O Dr. Hyun-Tak Kim afirmou: "Através do design preciso da estrutura de duplo átomo Cu-Ni, demonstramos a conversão seletiva de CO₂ para CO sob condições termoquímicas de alta temperatura, mantendo a dispersão atômica mesmo após operações repetidas." O presidente do KRICT, Young-Guk Lee, acrescentou: "Esta pesquisa demonstra a estabilidade de catalisadores com dispersão atômica e a viabilidade de síntese escalável, o que pode ajudar a fortalecer a competitividade da Coreia em tecnologias de neutralidade de carbono."
Detalhes da publicação: Autores: National Research Council of Science and Technology; Título: "Durable dual-atom catalyst enables high-temperature CO₂ to CO conversion"; Publicado em: Nature Communications (2025).
