| Processo: | 18/11152-0 |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado |
| Data de Início da vigência: | 01 de setembro de 2018 |
| Data de Término da vigência: | 08 de agosto de 2021 |
| Área de conhecimento: | Ciências Exatas e da Terra - Química - Físico-química |
| Pesquisador responsável: | Juarez Lopes Ferreira da Silva |
| Beneficiário: | Karla Furtado Andriani |
| Instituição Sede: | Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil |
| Empresa: | Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC) |
| Vinculado ao auxílio: | 17/11631-2 - CINE: desenvolvimento computacional de materiais utilizando simulações atomísticas, meso-escala, multi-física e inteligência artificial para aplicações energéticas, AP.PCPE |
| Assunto(s): | Química quântica Catalisadores Metano Metanol |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | catalisadores | Conversão | Metano | metanol | Nanoclusters de metais de transicao | Química Quântica | Química Quântica |
Resumo O aumento demasiado do consumo de petróleo e derivados com a demanda populacional, pressiona a sociedade a buscar, principalmente, fontes energéticas alternativas e que sejam de preferência "verdes" e renováveis. Contudo, essa premissa ainda não é uma realidade próxima, o que deixa a sociedade com o desafio de aproveitar com eficiência e portanto, com perdas mínimas, fontes não-renováveis já conhecidas, como por exemplo, o gás natural. O gás natural é composto em quase sua totalidade por metano e apesar da abundância das reservas de gás natural, a utilização direta do metano gasoso é limitada, já que depende de tecnologias especiais para o seu transporte assim como para sua liquefação, ambas economicamente inviáveis. A transformação de metano em outras substâncias de valor agregado torna-se necessária, sendo o metanol o insumo mais viável e desejável para tal finalidade. Contudo, a obtenção direta de metanol a partir de metano com alta seletividade e rendimento ainda é um dos maiores desafios da catálise. Atualmente, metanol é obtido indiretamente a partir do gás natural em um processo altamente energético e constituído de duas etapas - via syngas. A primeira etapa ocorre com a combustão total do metano e na etapa conseguinte, metanol é produzido por síntese de Fisher-Tropsch, no qual ambas etapas são catalisadas por metais de transição (Ni, Zn-CuO em Al2 O3, respectivamente). A via syngas, de obtenção indireta de metanol, ainda não é totalmente elucidada, muitas questões permanecem em aberto para serem solucionadas e quese esclarecidas podem melhorar ambas seletividade e rendimento deste processo. Contudo, o desenvolvimento de novos processos para obter metanol diretamente de metano (DMTM) é necessário em ambos pontos de vista, economicamente e ecologicamente, e tem chamado a atenção não somente da comunidade científica, mas também do setor industrial, que buscam alternativas mais baratas, e portanto, processos de baixa demanda energética, mas que proporcionem maiores rendimento e seletividade do que a via syngas. Com este intuito, uma gama de catalisadores de metais de transição têm sido alvo de estudos de modo a mimetizar a atividade catalítica da enzima monooxigenase, que naturalmente converte metano diretamente em metanol em condições brandas. Contudo, assim como na via syngas, há uma grande defasagem de estudos específicos, sistemáticos e de qualidade, para elucidar o processo DMTM com a finalidade de ser estabelecido qual a melhor classe de canalizadores metálicos e quais fatores podem modular ambos parâmetros rendimento e seletividade e ainda, como a temperatura afeta esses processos. Neste contexto, o presente projeto propõe-se a elucidar e investigar, através de uma abordagem computacional e utilizando a teoria do funcional da densidade (DFT), uma gama de catalisadores de metais de transição como, por exemplo, nanoclusters, clusters, complexos de metais de transição, em ambos processos syngas e DMTM para a obtenção de metanol a partir de metano. Para tal fim, serão realizadas análises de configuração para adsorvatos, estruturais, energéticas e eletrônicas, assim como também será investigado o efeito da temperatura nesses processos. Ao decorrer do projeto pretendemos contribuir significativamente com a comunidade científica através de publicações de qualidade e exposição dos resultados visando a elucidação das questões pontuais que hoje encontram-se em aberto e que tornam obtenção de metanol com alto rendimento e seletividade, em ambos os processos, um dos maiores desafios da catálise. (AU) | |
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