BIOCOMBUSTIVEIS: Projeto do RCGI quer converter CO2 em etanol de terceira geração

Porto Alegre, 5 de outubro de 2022 – Desenvolver catalisadores e processos catalíticos mais
eficientes para gerar uma cadeia de transformação do dióxido de carbono (CO2), um dos principais
gases de efeito estufa (GEE), em produtos de alto valor agregado. Essa é a meta do projeto que
está sendo desenvolvido desde o ano passado no âmbito do Centro de Pesquisa para Inovação em
Gases de Efeito Estufa (RCGI). Vamos tratar o CO2 como matéria-prima, como uma espécie de bloco de
construção capaz de gerar uma série de produtos químicos que podem ser explorados comercialmente
pela indústria, explica Liane Rossi, professora titular do Instituto de Química da Universidade de
São Paulo (IQ-USP) e coordenadora do estudo.

O primeiro passo do projeto, que tem como título Desenvolvimento de rotas catalíticas para
transformação de CO2 em produtos químicos e materiais, é investigar quais catalisadores são
capazes de converter CO2 nos chamados álcoois superiores, ou seja, que possuem pelo menos dois
carbonos na estrutura da molécula, como é o caso do etanol (CH3 CH2 OH). Podemos dizer que o
etanol produzido a partir do CO2 seria um etanol de terceira geração, sendo que o etanol de
primeira geração é aquele obtido a partir da sacarose e o de segunda geração é aquele obtido a
partir da celulose.

O etanol, além de ser usado como combustível, pode ser transformado em produtos químicos,
como por exemplo, monômeros para a produção de polímeros, ou comumente conhecidos como
plásticos, aponta Rossi. Monômero é a unidade base para a produção desses polímeros. Eles são
macromoléculas feitas a partir da ligação dessas unidades base, formando cadeias moleculares, e
por isso são sólidos e encontram muitas aplicações.

A ideia dos pesquisadores é desenvolver processos catalíticos que possam ser inseridos nas
cadeias industriais existentes, a exemplo das usinas de etanol, para contribuir para a mitigação
das emissões de CO2. Neste caso, não pretendemos apenas aumentar a produtividade de etanol das
usinas pela captura e conversão de CO2, mas modernizá-las, transformando-as em verdadeiras
biorrefinarias, aponta Rossi.

A fermentação da cana-de-açúcar produz grande quantidade deCO2, que acaba sendo emitido para
a atmosfera. Capturar esse CO2 antes de ser emitido representaria um custo muito menor do que
sequestrar CO2 que é diluído na atmosfera após a sua emissão. Assim, o nosso objetivo é
trabalhar com o CO2antes de ser emitido, com captura na fonte geradora e conversão por meio da
catálise em álcoois, como o etanol.

O primeiro desafio é obter os álcoois a partir do CO2 e depois imaginar um mercado para esses
álcoois e para produtos derivados deles. Há vários grupos de pesquisa que vêm pensando em outros
usos para o etanol, para além do combustível que alimenta os veículos. O Brasil, que é o segundo
maior produtor de etanol no mundo, atrás apenas dos Estados Unidos, poderia ganhar muito se tivesse
tecnologia para isso.

O projeto vai focar na geração de quatro produtos: ácido acético (que é utilizado para
fazer acetato), propeno (que permite fazer polímeros), além de butadieno e isobuteno, dois
monômeros de borracha. A ideia é desenvolver tecnologias que possam fortalecer as usinas de etanol
visando aumentar a produção de álcool e criar produtos derivados do etanol de terceira geração.
A partir do butadieno, por exemplo, podem ser produzidas borrachas sintéticas que são usadas na
fabricação de pneus.

De acordo com Rossi, os produtos químicos derivados do etanol produzido a partir de CO2 terão
as mesmas propriedades químicas, físicas e mecânicas daqueles produzidos pela indústria
petroquímica (drop-in chemicals). Isso deve diminuir nossa dependência dos recursos fósseis e
criar um processo circular e benéfico de carbono, prevê Rossi. Segundo a pesquisadora, o Brasil
ainda não aproveita o CO2 de forma ampla, e emprega pouco o etanol como matéria-prima visando
transformá-lo em produtos.

Uma das exceções, diz, é a Braskem, que desde 2010 fabrica o polietileno a partir de etanol
da cana-de-açúcar. Há também relatos de captura de CO2 da fermentação para uso na área de
bebidas gaseificadas. Mas isso é muito pouco. Podemos e devemos ir além na busca de alternativas
para captura e conversão de CO2.

Desafios com a tecnologia – Engenheira química que trabalha com catálise há quase duas
décadas na USP, Rossi não esconde o fascínio por essa tecnologia criada no século XIX. Catalise
é um segmento da química que está presente em praticamente tudo o que a gente produz hoje por
meio de processos industriais. A síntese da amônia, por exemplo, composto fundamental na
produção de fertilizantes, é feita por meio da catálise, que combina nitrogênio (N2) e
hidrogênio (H2), afirma.

De acordo com a especialista, embora a tecnologia seja antiga, só recentemente os estudos para
a conversão catalítica de CO2 têm recebido mais atenção. Para nós, cientistas, o desafio é
descobrir qual é o melhor catalisador para esse fim, fazendo um ajuste fino das propriedades dos
materiais que servem de catalisadores, conta Rossi. Um dos desafios da catálise é alcançar um
alto grau de seletividade, o que significa produzir mais do produto desejado e menos subprodutos
indesejados. Quando se trabalha com o catalisador adequado, em condições ideais de temperatura e
pressão, é possível direcionar a reação para se obter o produto desejado.

Segundo Rossi, em outro estudo recente, realizado em 2020 no âmbito do RCGI, a equipe de
pesquisadores conseguiu obter uma seletividade de 98% para metanol (CH3OH) e uma conversão de 30%
de CO2. Ou seja, 30% do dióxido do carbono utilizado no processo foi transformado em metanol, em
uma reação química com hidrogênio, chamada hidrogenação, sem o uso de nenhum outro aditivo. O
ponto chave da tecnologia foi utilizar um catalisador de óxido de titânio e óxido de rênio,
baixa temperatura e alta pressão, aponta a pesquisadora.

O objetivo agora é conseguir obter um resultado tão promissor quanto esse para a conversão de
CO2 em etanol, cuja diferença se limita a um carbono a mais que o metanol, porém representa um
grande desafio em termos da química envolvida e uma grande vantagem na aplicação.

A especialista ressalta que o projeto, cuja duração é de três anos, busca estabelecer os
melhores catalisadores para o processo. Mas isso não coloca um ponto final na história. Para que a
tecnologia possa ser adotada pelas indústrias, é preciso verificar se os resultados obtidos em
laboratório se repetem com o aumento de escala e se compensam do ponto de vista financeiro. Para
fazer isso, é importante atrair investidores, que podem ser privados, da própria indústria, ou
então públicos, para transformar essas ideias em realidade.

As informações partem de assessoria de imprensa.

Revisão: Sara Lane (sara.silva@safras.com.br) / Agência SAFRAS

Copyright 2022 – Grupo CMA