Primeira produção experimental na Alemanha: LIKAT fabrica catalisador de dez quilos para conversão de CO₂ em combustível

De acordo com pt.wedoany.com-Pela primeira vez, químicos do Centro Técnico LIKAT, em Rostock, produziram em escala experimental um novo catalisador de síntese Fischer-Tropsch, com os primeiros dez quilos do produto já entregues a parceiros de pesquisa em Hamburgo e Viena. Desenvolvido em projetos anteriores de cooperação do LIKAT, o catalisador é utilizado na produção de combustíveis neutros em CO₂ em Viena, onde também se verifica sua aplicabilidade prática em instalações de grande escala. Trata-se do material central da moderna síntese Fischer-Tropsch (Fischer-Tropsch Synthesis, FTS). Diferentemente do processo tradicional, desenvolvido há cem anos por dois químicos alemães, a nova versão da FTS não liquefaz carvão ou gás natural, mas utiliza o gás de efeito estufa CO₂ como matéria-prima.

Essa nova versão do catalisador de Fischer-Tropsch foi desenvolvida pelo Instituto Leibniz de Catálise (Leibniz Institute for Catalysis), e o processo converte CO₂ e hidrogênio (H₂) produzido de forma sustentável em combustíveis sintéticos. Esses combustíveis podem alimentar motores de combustão interna convencionais, sem conter compostos de enxofre ou nitrogênio presentes na gasolina ou no diesel. O Dr. Christoph Wulf, líder do grupo de pesquisa do Centro Técnico de Transferência LIKAT (LIKAT Transfer Technical Center), afirma que o objetivo do estudo é alcançar uma mobilidade sustentável e neutra em CO₂, um dos focos da agenda nacional de alta tecnologia.

Assim como no processo tradicional, o método moderno ocorre em reatores de coluna de bolhas, porém sob condições de reação muito mais brandas. Em longos tubos verticais, as substâncias participantes atravessam um líquido viscoso da base ao topo: de um lado, as matérias-primas gasosas CO₂, H₂ e o monóxido de carbono (CO) subsequentemente formado; do outro, os produtos intermediários e finais líquidos, além do catalisador na forma de finas esferas à base de óxido de ferro.

O catalisador foi desenvolvido no projeto InnoSyn, financiado pelo governo federal (parte da iniciativa "República do Hidrogênio da Alemanha" — Hydrogen Republic of Germany), em combinação com modelos de IA para a CO₂-FTS, sob a orientação do químico do LIKAT, Dr. David Linke. Parceiros do Instituto Engler-Bunte (Engler-Bunte Institute) do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) já validaram a viabilidade do processo em escala de gramas em sistemas de reatores multifásicos. O projeto subsequente "Combustíveis e Produtos Químicos Verdes" (Green Fuel and Chemicals) avançará a aplicação industrial do processo, incluindo demonstração em escala de quilogramas na planta piloto da Bioenergy and Sustainable Technologies GmbH (BEST), em Viena. Até o início de 2027, essa planta converterá vários quilogramas de CO₂ em combustíveis e produtos químicos sustentáveis.

Novos catalisadores geralmente deixam o laboratório em quantidades de apenas alguns miligramas; a ampliação para a escala de quilogramas e volumes de solução de até 100 litros exige formulações diferentes, o que os químicos chamam de "scale-up". O objetivo da nova cooperação de pesquisa é encontrar o método adequado, tarefa assumida pelo Dr. Christoph Wulf e pelo Dr. Simon Haida no Centro Técnico de Transferência LIKAT. Segundo os dois químicos, isso também envolve o desenvolvimento de técnicas práticas de produção do catalisador. O catalisador é obtido por meio de uma reação de precipitação de sais metálicos, formando um "bolo de filtração" de óxido de ferro de cor vermelho-ferrugem, que, após secagem por pulverização e tratamento térmico, resulta em partículas quase esféricas. Como as partículas apresentam tamanhos variados, é necessário classificá-las por dimensão.

Simon Haida ressalta que o comportamento do catalisador não pode ser previsto diretamente em grande escala. Misturar 100 ml de solução é simples, mas em escala de 50 litros, certos processos específicos — especialmente a separação e filtração do produto bruto da solução de reação — tornam-se desafiadores, exigindo experimentos com aumento sistemático e gradual do volume de reação. Esse trabalho é realizado em estreita colaboração com o desenvolvedor original do catalisador, o químico do LIKAT, Dr. Aleksandr Fedorov, que, a cada etapa de ampliação, reajusta o catalisador e testa seu desempenho, planejando em seguida o equipamento para a próxima etapa.

Os experimentos evoluíram gradualmente de lotes de alguns mililitros para a escala de 50 litros, suficiente para abastecer a planta piloto. Durante o processo, descobriu-se que o tamanho das partículas influencia significativamente o desempenho do catalisador. O Dr. Wulf explica que as esferas de óxido de ferro não podem ser grandes demais, para permanecerem em suspensão no reator de coluna de bolhas; por outro lado, se forem pequenas demais, tendem a se aglomerar, obstruindo os filtros de saída do reator e até mesmo contaminando o produto.

O LIKAT é uma das primeiras instituições de pesquisa da Alemanha capazes de produzir novos catalisadores para pesquisa em escala experimental. Outros institutos possuem plantas piloto para testar catalisadores, mas carecem de equipamentos para produzir as substâncias de teste na escala necessária. No LIKAT, graças a projetos financiados e cooperações científicas, a instalação técnica Catalysis2Scale está agora totalmente equipada. Com a produção dos primeiros dez quilos de catalisador de óxido de ferro para a nova síntese Fischer-Tropsch, o Dr. Wulf e o Dr. Haida esperam atrair a atenção de potenciais parceiros de pesquisa.