Desenvolvimento de processos químicos seguindo os princípios adotados pela química verde: redução e conversão de CO2 usando compostos de Mn(I)

Resumo

A indústria petroquímica, através do desenvolvimento de muitos processos químicos tem feito grandes contribuições para a humanidade, mas ao mesmo tempo ela prejudica o meio ambiente liberando altas quantidades de CO2 na atmosfera e quantidades significativas de resíduos tóxicos e poluentes produzidos na indústria química. Do ponto de vista econômico e ambiental há uma demanda urgente por métodos que promovam a captura e conversão do CO2 liberado e por processos químicos que utilizem métodos "mais verdes" e mais eficientes, por exemplo, métodos que empreguem oxidantes limpos tais como O2 e H2O2 e um catalisador "preferencialmente" reciclável e que opere usando fontes renováveis de energia como a energia solar. Tais métodos buscam preencher os doze princípios guias da química verde proposto por Anastas e Warner (Anastas, P. T.; Warner, J. C. "Green Chemistry: Theory and Practice", Oxford University Press: Oxford, 1998). Estes requisitos foram alcançados com sucesso pelo nosso grupo de pesquisa com o desenvolvimento de complexos de manganês (Mn) capazes de clivar a molécula de água com geração de O2(g) e H2(g) após a absorção de luz visível. Estes resultados nos motivaram a explorar o enorme potencial fotocatalítico destes complexos para a produção de combustíveis e/ou reagentes químicos de interesse seguindo os princípios de um ambiente saudável com processos químicos. Neste projeto pretendemos avaliar as propriedades fotoquímicas dos complexos de manganês desenvolvidos em nosso laboratório investigando o processo químico essencial para a indústria química: a redução e conversão do CO2. Para isso pretendemos preparar soluções dos complexos de manganês na presença e ausência de CO2, irradiar estas soluções com luz visível e em seguida identificar e quantificar os produtos gerados utilizando as técnicas espectroscópicas (UV-Vis, IV, RMN de 1H e 13C) e eletroquímicas (voltametria cíclica e espectroeletroquímica). Neste contexto, nossa pesquisa nessa área é direcionada para eliminar o resíduo, produzindo o agente oxidante/redutor no próprio sistema reacional, regenerando o catalisador no final do processo fotocatalítico e usando luz solar como única fonte de energia que é abundante, reciclável e ambientalmente viável. Pretendemos também evitar onde possível o uso de substâncias auxiliares incluindo solventes orgânicos e empregando como catalisadores recicláveis complexos de manganês desenvolvidos em nosso laboratório. (AU)