Eletroquímica autoalimentada
Pesquisadores japoneses descobriram um modo de fazer eletroquímica sem precisar de uma fonte externa de eletricidade.
A síntese de compostos orgânicos e de polímeros é o cerne de grande parte da indústria química.
O novo método de "síntese eletrizante" permite combinar a química sintética convencional com a eletroquímica, gerando reações que não dependem reagentes químicos agressivos: A síntese orgânica é feita simplesmente usando elétrons de uma fonte de energia elétrica para conduzir reações redox.
Além de serem ecologicamente corretas, essas reações também podem ser mais ou menos seletivas por meio do ajuste fino dos potenciais elétricos. E, com um "autossuprimento" de eletricidade, elas podem ser realizadas em qualquer lugar.
Suguru Iwai e colegas do Instituto de Tecnologia de Tóquio deram um jeito de eliminar o suprimento externo de eletricidade criando uma fonte de elétrons em microcanais dentro do reator.
"Vimos um grande salto no desenvolvimento de reatores eletroquímicos para realizar síntese orgânica, mas a maioria deles requer uma fonte de energia. Queríamos construir um sistema independente de energia para tornar o processo mais acessível. E encontramos a resposta para nossa busca na eletroquímica dirigida por um potencial de fluxo," disse o professor Shinsuke Inagi.
A eletricidade para a reação eletroquímica é suprida por um potencial de fluxo.
[Imagem: Suguru Iwai et al. - 10.1038/s42004-022-00682-8]
Potencial de fluxo
O segredo da nova técnica está em gerar os elétrons dentro do próprio reator.
Quando um eletrólito flui através de um microcanal, o movimento cria uma diferença de pressão, o que gera um desequilíbrio de cargas elétricas - esse é o tal potencial de fluxo.
Para demonstração do conceito, a equipe construiu uma célula de duas câmaras, conectadas por fios metálicos e por um microtubo bem preenchido com algodão, para criar uma queda de pressão. Quando um eletrólito passa pelo microtubo, ele gera um potencial de fluxo suficiente para fornecer energia para conduzir as reações químicas desejadas.
Para testar a capacidade de polimerização desse circuito, a equipe escolheu dois compostos orgânicos aromáticos: Pirrole (Py) e 3,4-Etilenodioxitiofeno (EDOT). Os dois monômeros foram eletropolimerizados com sucesso em polipirrol (PPy) e poli-EDOT (PEDOT), respectivamente, sem o uso de nenhuma fonte de energia externa.
"O mundo inteiro está tentando tornar os processos industriais essenciais mais verdes e limpos. Como a síntese orgânica está no centro de muitas indústrias químicas, tentamos desenvolver um processo de eletrossíntese que exija recursos mínimos e contribua para os objetivos de desenvolvimento sustentável," concluiu o Prof. Inagi.b
