Tema do Nobel de Química 2025, as MOF integram pesquisa do INT

O Nobel de Química contemplou, no dia 8 de outubro, o desenvolvimento das Redes Metalorgânicas, ou MOF, sigla em inglês para Metal-Organic Frameworks. As MOF são materiais cristalinos, ou seja, com uma estrutura altamente organizada, que segue um padrão ordenado e repetitivo. Além disso, são porosas, com uma área de superfície muito elevada, que potencializa as possibilidades de aplicações desse material. A estrutura da MOF é formada por nós metálicos, que são íons metálicos, e por ligantes orgânicos que configuram sua estrutura tridimensional.

No Instituto Nacional de Tecnologia (INT), as MOF têm sido usadas como catalisadores em processos para conversão de CO₂ e valorização de gás natural proveniente do pré-sal para produção de compostos oxigenados líquidos com potencial para uso energético.

Os estudos são desenvolvidos no Laboratório de Catálise do INT sob a coordenação do pesquisador Marco Fraga, em colaboração com pesquisadores da Universidade Federal do ABC (UFABC), no âmbito de um projeto financiado pela FINEP e da tese de doutoramento da química Paola Oliveira.

Dalmo Mandelli (UFABC), Paola Oliveira e Marco Fraga (INT).

As pesquisas focam na produção dos chamados álcoois superiores, cuja produção a partir do CO₂ ainda enfrenta grandes obstáculos em decorrência de sua complexidade. A relevância dos álcoois superiores e suas aplicações em potencial, no entanto, justificam o direcionamento de esforços e investimentos no desenvolvimento de processos produtivos com possibilidade de implementação industrial.

A conversão direta de CO₂ usando MOF como catalisadores é uma abordagem que contribui para o processo de descarbonização da economia e aproveitamento de CO₂ emitido por outros setores industriais.

Características das MOF

MOF

Os poros, espaços vazios que existem nas Redes Metalorgânicas, permitem que esses materiais acomodem diferentes moléculas por adsorção. Essa capacidade permite às MOF uma grande variedade de aplicações, ligadas a processos de separação de gases, purificação de correntes fluidas (gasosas ou líquidas), e como catalisadores.

Adsorção de gases foi a primeira aplicação da MOF, tendo sido inicialmente demonstrado que poderiam adsorver moléculas como metano, por exemplo. Elas podem separar uma molécula em específico por adsorção e depois liberá-las pelo processo inverso chamado de dessorção.

Ao longo dos anos, desde sua primeira síntese em 1989, uma grande variedade de MOF têm sido sintetizadas pela variação dos nós metálicos e dos tipos de ligantes orgânicos usados. A síntese de materiais com área superficial, de milhares de metros quadrado por grama, e alta estabilidade térmica, ou seja, uma estrutura que permita sua utilização até temperaturas mais elevadas, tem permitido um grande número de aplicações. A captura de gases é a primeira delas, e nesse caso, deve-se considerar seu papel potencial na captura de CO₂ reduzindo a emissão de gás de efeito estufa. A remoção de contaminantes em efluentes, principalmente em águas, também é uma aplicação com impacto direto na sociedade, principalmente se pensarmos em sistemas de purificação de água e de remoção de medicamentos residuais em água para consumo da população.

No caso do uso como catalisadores, elas diminuem a energia necessária para que uma reação química ocorra e direcionam a formação de um produto em específico.