Obtenção de compostos orgânicos de alto valor agregado (C2+) por meio da reforma eletroquímica seca do CH4 em CO2 supercrítico.

Resumo

O aumento das emissões de dióxido de carbono pelo uso exacerbado de hidrocarbonetos como fonte de energia é o principal responsável pelo agravamento do efeito estufa. Dessa forma, nos últimos anos tecnologias têm sido desenvolvidas para transformar o CO2 em produtos de valor agregado, fechando assim o ciclo do carbono sustentavelmente. A redução eletrocatalítica desse substrato (eRCO2) é uma das formas mais promissoras para converter o CO2, uma vez que a eletricidade necessária para a realização processo pode ser obtida a partir de fontes totalmente renováveis, como a radiação solar. No entanto, grande parte da literatura sobre a eletrorredução do CO2 vem sendo desenvolvida em água, meio reacional que apesar reduzir os potenciais aplicados na reação, fornece também H+ que competem com a eRCO2 na superfície do catodo, diminuindo significativamente a eficiência energética com a geração de H2 como subproduto. Trabalhar com CO2 supercrítico, CO2(sc), é uma alternativa totalmente inovadora para evitar a contaminação de prótons no sistema. Esse fluido como substrato e solvente ao mesmo tempo garante a alta concentração de CO2 no eletrodo de trabalho, uma limitação do meio aquoso, sendo possível também produzir moléculas de mais de um átomo de carbono em sua estrutura (C2+). Uma característica versátil do CO2(sc) é sua capacidade de solubilizar gases de polaridade semelhante, como o CH4, outro importante gás estufa. Portanto, este projeto tem como objetivo central investigar a eRCO2 em meio supercrítico, utilizando CH4 como doador de elétrons (i.e., ausência de água). Para tanto, uma célula eletroquímica especial será projetada, dispensando o uso de membrana de separação (visto que somente CH4 seria oxidado). Serão comparados eletrodos eficientes já descritos na literatura tanto para redução do CO2 quanto para oxidação do CH4, obtendo assim um sistema integrado. Diferentes relações CO2:CH4 serão investigadas, e o uso de eletrólitos orgânicos também será ponto de atenção. Os produtos de reação serão monitorados por técnicas como cromatografia em fase líquida e gasosa bem como ressonância magnética nuclear. Espera-se que o projeto contribua no entendimento de reações eletroquímicas em meio de CO2 supercrítico, provendo novas fronteiras para a conversão de gases de efeito estufa.