Desenvolvimento de catalisadores avançados para conversão de metano e sua caracterização via técnicas in-operando usando luz síncrotron

Resumo

O objetivo desta proposta é estabelecer atividades conjuntas de pesquisa entre dois centros no Brasil e nos EUA que possuam missões semelhantes e expetises complementares. "O Centro de Transformação Estratégica e Inovadora de Recursos Alcanos" (CISTAR) é um dos NSF Engineering Research Center. Foi criada em 2017 e tem como missão o desenvolvimento de processos inovadores para a produção econômica de produtos químicos e combustíveis a partir de hidrocarbonetos obtidos do gás de xisto. É hospedado na Purdue University e tem como instituições parceiras a Universidade de Notre Dame, a Universidade Northwestern e a Universidade do Novo México. O Centro de Inovação em Novas Energias (CINE) é um novo Centro de Pesquisas em Engenharia da FAPESP, fundado em 2018. Está dividido em 4 Divisões que abrangem diferentes aspectos do novo cenário energético. A Divisão 3, denominada "Metano para produtos (M2P)", está focada no estudo da conversão de metano em produtos por dispositivos eletroquímicos, compartilhando muitos interesses científicos com o CISTAR. A pesquisa no CISTAR é focada em processos inovadores para a produção econômica de produtos químicos e combustíveis de transporte a partir de hidrocarbonetos de gás de xisto. Novas abordagens para conversão de metano em intermediários químicos também são investigadas. Dois expertises principais da equipe do CISTAR serão muito importantes para a colaboração proposta. (i) A capacidade de desenvolver catalisadores altamente eficientes e seletivos para diferentes reações de conversão de hidrocarbonetos; e (ii) a capacidade de caracterizar tais catalisadores em condições simulando as reações práticas. A pesquisa da CINE-M2P é focada no estudo da conversão de metano principalmente por reações eletroquímicas inovadoras. Ambos os processos de conversão de metano de alta e baixa temperatura são investigados. Os processos de alta temperatura são baseados em membranas eletroquímicas de óxido sólido ou reações redox termoquímicas, enquanto os processos de baixa temperatura são baseados em membranas poliméricas condutoras de íons. Processos fotoquímicos de baixa temperatura também são investigados. Três linhas de pesquisa serão inicialmente focadas neste projeto, resumidas a seguir. No entanto, novas ideias podem ser buscadas como resultado das visitas de intercâmbio. (i) Desenvolvimento de catalisadores à base de zeólitas para metano a aromáticos usando membranas condutoras de íons de alta temperatura. (ii) Desenvolvimento de sistemas de catalisador de átomo único para ativação de metano de baixa e alta temperatura, e (iii) Desenvolvimento de reatores para caracterização em operação de catalisadores nanométricos durante reações eletroquímicas e termoquímicas. Três visitas separadas da equipe brasileira ao CISTAR / Purdue estão programadas, aproximadamente uma a cada semestre, para promover as ideias de pesquisa de intercâmbio, planejamento de pesquisa conjunta, experiências colaborativas e seminários. Além disso, está prevista uma única missão de três pesquisadores da CISTAR para o Brasil. A ideia, neste caso, é permitir atividades de intercâmbio semelhantes e promover um workshop ou "escola" direcionada aos pós-doutores e estudantes brasileiros no qual os pesquisadores visitantes darão palestras. Um objetivo importante desta proposta do SPRINT, conforme acordado por ambas as equipes, é avançar como um "projeto semente" em direção a uma proposta maior a ser apresentada conjuntamente ao NSF e a FAPESP como uma colaboração do tipo Centro-a-Centro. Esse tipo de projeto conjunto entre os Centros de Pesquisa em Engenharia tem sido incentivado pela NSF nos últimos anos e também é altamente considerado pela FAPESP. (AU)