Pesquisa conduzida por cientistas do CDMF/FAPESP demonstra nova rota eletroquímica para formar compostos orgânicos nitrogenados em condições brandas
Uma estratégia eletroquímica capaz de produzir aminas diretamente a partir do nitrogênio molecular (N₂) foi demonstrada por pesquisadores ligados ao CDMF. O método pode abrir caminho para rotas mais sustentáveis de produção de insumos químicos amplamente utilizados na indústria.
O estudo foi conduzido por cientistas da UFSCar em colaboração com pesquisadores da Universidade de Bath, no Reino Unido e publicado na revista científica ACS Electrochemistry.
A pesquisa mostra que é possível sintetizar isopropilamina e diisopropilamina — compostos importantes na síntese química e em aplicações industriais — utilizando nitrogênio gasoso e acetona em um processo eletroquímico realizado em solução aquosa e em temperatura ambiente.
Nitrogênio do ar como matéria-prima
As aminas estão presentes em inúmeros produtos, incluindo fármacos, agroquímicos e materiais avançados. No entanto, sua produção tradicional costuma depender de processos químicos complexos, muitas vezes baseados em intermediários derivados de combustíveis fósseis ou em etapas energeticamente intensivas.
No novo estudo, os pesquisadores demonstraram que a reação pode ocorrer diretamente em um sistema eletroquímico, no qual o nitrogênio é ativado em um eletrodo modificado com dissulfeto de molibdênio (MoS₂). Esse material atua como catalisador, facilitando a formação de ligações carbono-nitrogênio (C–N) e permitindo a conversão do N₂ em moléculas orgânicas nitrogenadas.
Os experimentos indicaram que o processo pode gerar quantidades detectáveis de isopropilamina e diisopropilamina a partir da combinação de nitrogênio e acetona sob aplicação de potencial elétrico.
Eletrificação da síntese química
Uma das principais vantagens da abordagem é que a reação ocorre em temperatura ambiente, pressão atmosférica e meio aquoso. Em princípio, isso permitiria alimentar o processo com eletricidade proveniente de fontes renováveis, como solar ou eólica.
Além disso, a estratégia evita etapas intermediárias comuns na indústria química, como a produção prévia de amônia ou o uso de hidrogênio molecular, o que pode simplificar a cadeia de síntese.
Segundo os autores, embora as taxas de produção ainda sejam relativamente baixas, o trabalho demonstra a viabilidade de um conceito promissor: produzir diretamente moléculas orgânicas contendo nitrogênio a partir do N₂ por meio de eletrossíntese.
Próximos passos
De acordo com os pesquisadores, melhorias no desenho do catalisador, na estrutura dos eletrodos e nas condições de reação podem aumentar significativamente a eficiência do processo.
A pesquisa integra esforços internacionais para desenvolver rotas químicas mais limpas e alinhadas à transição energética, com o objetivo de transformar moléculas abundantes — como o nitrogênio presente no ar — em produtos de maior valor agregado usando eletricidade.
O trabalho também destaca a contribuição da ciência brasileira em áreas estratégicas como eletroquímica e novos materiais, campos nos quais o CDMF tem desenvolvido pesquisas voltadas a tecnologias sustentáveis para a indústria química.
CDMF
Com sede na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e dirigido pelo Prof. Dr. Elson Longo, o CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).
