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Mar 07, 2023

O ar que respiramos

Patrocinado por O escapamento do motor é um dos principais contribuintes para a poluição nas cidades. Mas

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A exaustão do motor é um dos principais contribuintes para a poluição nas cidades. Mas a engenharia inovadora da BASF e a química catalítica inteligente estão ajudando a produzir um ar mais limpo

16 de agosto de 2017

Com suas curvas esportivas e acessórios cromados, poucos discordariam de que os carros clássicos dos anos 1960 têm uma vantagem estética sobre os carros modernos. Mas por baixo da carroçaria elegante esconde-se um segredo culposo. As emissões tóxicas de um carro da década de 1960 são quase iguais às de 100 carros modernos.

Isso se deve em grande parte à invenção do conversor catalítico. Nas últimas quatro décadas, esses dispositivos impediram a liberação de mais de um bilhão de toneladas de poluentes.

Mas consumidores, políticos e ativistas querem mais. Conversores catalíticos modernos podem reduzir mais de 90 por cento do material nocivo nos gases de escape. Agora, cientistas e engenheiros da gigante química BASF estão trabalhando para aumentar ainda mais esse número e ajudar os fabricantes de veículos a atender às leis cada vez mais exigentes sobre o ar limpo.

No centro desse esforço está o conversor catalítico, desenvolvido pela primeira vez para carros em 1973 por pesquisadores da empresa americana de refino de minerais, a Engelhard Corporation. O trabalho foi desencadeado pela Lei do Ar Limpo dos EUA de 1970, que obrigou os fabricantes de automóveis a reduzir drasticamente as emissões nocivas.

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Os conversores catalíticos são corpos cerâmicos em forma de favo de mel com uma enorme área de superfície interna. Essa superfície é revestida com uma formulação contendo metais, como platina, paládio e ródio, que catalisam diversas reações. Os primeiros conversores de monóxido de carbono oxidado em dióxido de carbono e hidrocarbonetos não queimados em dióxido de carbono e água. Modelos posteriores, chamados conversores de "três vias", também dividem NOx (óxidos de nitrogênio) nocivos em nitrogênio e oxigênio.

Como funciona a conversão catalítica de quatro vias

A regulamentação adicional do ar limpo impulsionou essa tecnologia. Entre 1992 e 2014, uma série de regulamentações europeias reduziu as emissões de monóxido de carbono dos carros novos a gasolina em dois terços e as emissões de hidrocarbonetos e NOx em quase uma ordem de grandeza.

A BASF tem sido um participante significativo nessas reduções. Em 2006, comprou a Engelhard e hoje é um dos principais fornecedores mundiais de conversores catalíticos para a indústria automotiva, empregando cientistas de catálise em todo o mundo.

Esses especialistas estão trabalhando para reduzir ainda mais as emissões. Uma inovação recente da BASF é um catalisador sintético chamado chabazita de cobre, que ajuda a remover 95% do NOx do escapamento de diesel. Isso funciona em conjunto com a ureia alimentada no fluxo de exaustão, que se decompõe em amônia.

A chabazita de cobre contém poros regularmente espaçados onde as moléculas de amônia e óxido de nitrogênio reagem para formar nitrogênio e água.

"O cobre chabazita fornece tanto a excelente atividade catalítica necessária para a conversão de NOx quanto a estabilidade estrutural necessária para durabilidade a longo prazo", diz Ahmad Moini, membro da equipe que patenteou essa tecnologia em 2009.

A forma como os conversores catalíticos são feitos também é importante. Nas instalações de catalisadores de emissões da BASF em Nienburg, na Alemanha, braços robóticos laranja orquestram o revestimento de corpos cerâmicos em uma pasta cremosa contendo chabazita. O revestimento ocorre de forma precisa para garantir que os poros do material sejam completamente e rapidamente revestidos.

É aqui que a BASF desenvolveu a próxima geração de conversores. Sua equipe os projetou para atender à futura legislação européia que reduz em uma ordem de magnitude a quantidade permitida de fuligem ou poluição por material particulado que os motores a gasolina podem emitir.

Uma maneira de fazer isso é colocar um filtro adicional que remova essa fuligem. Mas os cientistas da BASF criaram uma solução melhor que combina a filtragem de partículas com a conversão catalítica convencional de "três vias". O truque deles era a catalisação de um filtro poroso feito sob medida.