Um estudo inovador realizado pelo Departamento de Ciências da Interface do Instituto Fritz Haber da Alemanha e pelo Instituto de Pesquisa Química da Catalunha, publicado na revista Nature Energy, explora a conversão de dióxido de carbono (CO2) em produtos químicos valiosos como etileno e etanol. Utilizando métodos espectroscópicos avançados e teoria, a pesquisa promete avanços significativos em práticas sustentáveis na indústria química. O foco é na redução eletroquímica de CO2 (CO2RR), uma tecnologia que usa eletricidade renovável para transformar CO2 em produtos de alto valor e fechar o ciclo do carbono.
O estudo destaca a importância do etileno e do etanol na produção de plásticos e combustíveis ambientalmente amigáveis, respectivamente. A pesquisa revela que a formação de etileno ocorre quando intermediários específicos, conhecidos como dimers *OC-CO(H), se formam em sítios de cobre (Cu) subcoordenados. Já a produção de etanol requer um ambiente de coordenação altamente comprimido e distorcido dos sítios de Cu, com o intermediário chave *OCHCH2.
A equipe de pesquisa, liderada por Dr. Arno Bergmann, Prof. Dr. Beatriz Roldán Cuenya e Prof. Dr. Núria López, usou espectroscopia Raman com amplificação de superfície (SERS) e teoria do funcional de densidade (DFT) para investigar as espécies moleculares em eletrocatalisadores de cobre. Esses métodos revelaram detalhes cruciais sobre o mecanismo de reação, destacando o papel dos intermediários e dos sítios ativos na conversão de CO2.
Uma descoberta crítica do estudo é o papel da morfologia da superfície no processo de reação. Os sítios de Cobre subcoordenados, com irregularidades em nível atômico, fortalecem a ligação de CO, melhorando a eficácia da superfície catalítica. Isso leva a um desempenho superior na produção de etileno e etanol, mostrando a importância das condições de reação na eficiência do processo.
