Durante décadas, a indústria química procurou uma forma de converter diretamente o gás natural abundante, mas teimosamente estável, em produtos químicos valiosos. Agora, investigadores do Centro de Investigação em Química Biológica e Materiais Moleculares (CiQUS) da Universidade de Santiago de Compostela alcançaram um avanço: um catalisador que transforma o metano e outros componentes do gás natural em moléculas complexas, incluindo um ingrediente chave para a terapia hormonal. Este avanço, publicado em Science Advances, representa um passo crucial em direção a uma economia química mais sustentável e circular.
O desafio de domesticar o metano
O gás natural, composto principalmente por metano, etano e propano, é uma fonte de energia, mas a sua extrema estabilidade limitou a sua utilização como matéria-prima para a produção química. Os métodos convencionais dependem de processos que consomem muita energia e são poluentes. A principal dificuldade reside na ativação desses hidrocarbonetos sem subprodutos indesejados.
Uma nova abordagem fotocatalítica
A equipe do CiQUS, liderada por Martín Fañanás, desenvolveu um sistema fotocatalítico que converte diretamente o metano em compostos bioativos. Pela primeira vez, eles sintetizaram com sucesso o dimestrol, um estrogênio não esteróide usado na terapia hormonal, diretamente do metano. Isto demonstra o potencial para criar moléculas de alto valor a partir de uma matéria-prima simples e de baixo custo.
A chave: um catalisador supramolecular personalizado
A descoberta depende de uma reação chamada alilação, que atribui uma “alça” química à molécula do gás, permitindo modificações adicionais. O principal obstáculo eram os subprodutos indesejados da cloração. Para superar isso, a equipe projetou um catalisador baseado em um ânion tetracloroferrato estabilizado por cátions colidínio.
“O design do catalisador modula a reatividade das espécies radicais, ao mesmo tempo que suprime a cloração indesejada”, explica o Prof. Uma rede de ligações de hidrogênio ao redor do átomo de ferro sustenta a reatividade, criando um ambiente ideal para a alilação seletiva.
Sustentabilidade no centro
O método se destaca pela sustentabilidade. Utiliza ferro, um metal barato e abundante, em vez de metais preciosos normalmente usados em catálise. A reação opera em condições amenas, alimentada por luz LED, reduzindo o impacto ambiental e os custos energéticos.
Além do Dimestrol: Expandindo as Possibilidades
Num estudo complementar publicado na Cell Reports Physical Science, a mesma equipa demonstrou um método para acoplar diretamente o gás natural a cloretos ácidos, produzindo cetonas industrialmente relevantes num único passo. Ambos os estudos posicionam a CiQUS como líder em soluções químicas sustentáveis.
Implicações para o futuro
A capacidade de converter gás natural em intermediários químicos versáteis abre novas possibilidades para a indústria. Esta tecnologia poderia substituir gradualmente as fontes petroquímicas por alternativas sustentáveis. Esta investigação de ponta é possível graças ao ambiente de excelência do CiQUS, reconhecido pela acreditação CIGUS do governo galego.
Este avanço representa um passo significativo em direção a uma economia química circular, onde matérias-primas abundantes são aproveitadas de forma sustentável. Ao converter diretamente o gás natural em compostos valiosos, a equipe CiQUS abriu o caminho para um futuro mais ecologicamente correto e eficiente em termos de recursos para a indústria química
