Pesquisadores desenvolveram um catalisador à base de ouro que atinge altos rendimentos de acetaldeído a partir de bioetanol em temperaturas mais baixas do que os benchmarks anteriores. A inovação, envolvendo uma mistura de ouro, manganês e cobre, supera um recorde de uma década enquanto promove a sustentabilidade. Esse avanço poderia tornar a produção de produtos químicos industriais chave mais amigável ao meio ambiente.
O acetaldeído serve como bloco de construção vital na manufatura, particularmente para plásticos e farmacêuticos. Tradicionalmente, é produzido via processo de oxidação Wacker baseado em etileno, que é caro e oneroso para o meio ambiente. Uma abordagem mais verde envolve oxidação seletiva de bioetanol, embora catalisadores passados lutassem para equilibrar atividade e seletividade, frequentemente rendendo menos de 90% de acetaldeído.
Há mais de uma década, cientistas incluindo Peng Liu e Emiel J.M. Hensen introduziram um catalisador Au/MgCuCr2O4 que alcançou rendimentos acima de 95% a 250°C e manteve estabilidade por mais de 500 horas. Esse marco, detalhado em estudos de 2013 a 2017, destacou uma interação chave Au0-Cu+ mas deixou desafios na criação de versões não tóxicas que operam em temperaturas ainda mais baixas.
Em trabalho recente, uma equipe liderada pelo Prof. Peng Liu da Huazhong University of Science and Technology e Prof. Emiel J.M. Hensen da Eindhoven University of Technology avançou nesse campo. Eles projetaram catalisadores perovskita Au/LaMnCuO3, variando razões manganês-cobre por meio de processo de combustão sol-gel seguido de revestimento com nanopartículas de ouro. A variante ótima, Au/LaMn0.75Cu0.25O3, entregou rendimento de 95% de acetaldeído a 225°C e permaneceu estável por 80 horas.
Concentrações mais altas de cobre reduziram o desempenho, pois o cobre perdia seu estado ativo durante as reações. Análises computacionais usando teoria do funcional de densidade e modelagem microcinética revelaram que o dopagem de cobre na estrutura LaMnO3 cria sítios ativos próximos às partículas de ouro. Esses sítios facilitam interações de oxigênio e etanol, reduzindo barreiras energéticas para a reação.
Os achados, publicados no Chinese Journal of Catalysis (2025, volume 75, páginas 34), sublinham o valor do ajuste preciso da composição para eficiência e estabilidade na produção química sustentável. Materiais foram fornecidos pelo Dalian Institute of Chemical Physics, Chinese Academy of Sciences.
