Segundo o professor Jaírton Dupont, da UFRGS, o prêmio FINEP Invento Inovador 2008 é “o reconhecimento mais importante que pode ser recebido por um laboratório acadêmico que atua em estreita colaboração com o setor não acadêmico. Isso demonstra claramente mais uma vez que a pesquisa básica com metas claras leva à inovação”. Dupont, que foi premiado pela pesquisa com sais iônicos, utilizados na indústria petroquímica, lembra que “não foi necessário abdicar da geração de artigos científicos nem de patentes”. Jaírton Dupont desenvolve líquidos iônicos, substâncias utilizadas como solventes ecologicamente corretos na indústria petroquímica. O trabalho de Dupont, feito em parceria com a Petrobras, ajudou a colocar o Brasil em segundo lugar entre os países mais avançados nessa área da química.
Uma substância se encontra no estado líquido quando as interações entre as espécies constituintes são mais fortes do que aquelas existentes no estado gasoso mas mais fracas que aquelas que conduzem ao estado sólido. Devido a esta situação de balanço energético, a maior parte dos líquidos é constituída por moléculas neutras já que a presença de espécies carregadas determina a existência de interações iônicas, normalmente suficientemente fortes para conduzir a substância ao estado de agregação sólido. Uma análise mais detalhada da natureza das interações em substâncias iônicas mostra que estas têm uma ampla gama de variação, possibilitando, no limite inferior destas, a obtenção de líquidos com caráter iônico. Substâncias iônicas líquidas podem ser utilizadas em diferentes campos do conhecimento. Faraday foi um dos pioneiros no uso de sais em estado líquido no domínio da eletroquímica1. No entanto o uso prático destes materiais esteve restrito devido as suas altas temperaturas de fusão. No final da década de quarenta, foi descoberto que, quando misturados cloreto de alquilpiridínio e tricloreto de alumínio, como mostrado no Esquema 1, forma-se um sistema iônico com baixa temperatura de fusão.
Estes compostos foram chamados de sais fundidos à temperatura ambiente ou, como são mais conhecidos atualmente, líquidos iônicos e foram empregados na área de baterias e em eletroquímica. A partir da década de setenta, estes líquidos iônicos passaram a ser utilizados como catalisadores em reações orgânicas de alquilação e acilação de olefinas e como solventes para diferentes reações. Exemplos notáveis destes usos são as reações de oligomerização de etileno e propileno, levando a olefinas de maior peso molecular3, e reações de alquilação do hexametilbenzeno iniciadas eletroquimicamente. Ainda na década de setenta, foram largamente estudados os sais com cátions do tipo tetralquilamônio5, os quais foram utilizados em eletroquímica e como solventes em catálise bifásica, na hidroformilação catalítica do eteno a etilenoglicol6 e na hidrogenação catalítica de olefinas7. Porém, o alto ponto de fusão destes compostos, geralmente acima de 100°C, limitou o seu uso prático.
No início da década de oitenta foram introduzidos os sais obtidos pela reação do cloreto de 1,3-dialquilimidazólio com tricloreto de alumínio8, como mostrado no Esquema 2, com temperaturas de fusão inferiores aos seus análogos contendo o cátion alquilpiridínio. Por exemplo, a mistura formada com cloreto de 1-etil-3-metilimidazólio (EMI.Cl) e AlCl3 com composição 67 mol-% em alumínio apresenta ponto de fusão de -80°C. Estes compostos despertaram grande interesse em domínios como a eletroquímica9, baterias, solventes para análise espectroscópica de compostos metálicos10 e como solventes e catalisadores ácidos para reações orgânicas.
No início da década de noventa, misturas ternárias contendo cloreto de 1-n-butil-3-metilimidazólio (BMI.Cl)14, tricloreto de alumínio e um halogeneto de alquilalumínio (AlRxCl3-x) foram introduzidas como solventes para a dimerização catalítica de olefinas em meio bifásico, utilizando catalisadores de níquel. Nestes trabalhos foram verificados excelentes resultados quanto às atividades e seletividades dos sistemas e fácil separação entre a fase orgânica, na qual encontram-se os produtos, e a fase iônica, a qual retém os catalisadores quase quantitativamente (>98%). Estes meios se mostraram particularmente atrativos em sistemas que atuam pela associação de um metal de transição a um agente alquilante do tipo alquilalumínio, mas também apresentaram a limitação da reatividade intrínseca destes líquidos iônicos, extremamente sensíveis à presença de impurezas polares.
Mais recentemente o nosso grupo de pesquisas introduziu novos líquidos iônicos como o tetrafluoroborato de 1-n-butil-3-metilimidazólio (BMI.BF4) e o hexafluorofosfato de 1-n-butil-3-metilimidazólio (BMI.PF6). Estes novos compostos apresentaram baixas temperaturas de transição para fase líquida (abaixo da temperatura ambiente), grande intervalo de temperatura em estado líquido (superior a 250°C) e baixas viscosidades. Estes líquidos iônicos vêm sendo cada vez mais utilizados em diversos campos do conhecimento. Por exemplo, pode-se citar o seu uso como solventes em catálise bifásica, em eletroquímica, como solventes para extração líquido-líquido, como solventes para reações orgânicas, como fase estacionária para cromatografia gasosa, entre outros. Uma característica peculiar destes líquidos iônicos é a grande variação de suas propriedades físico-químicas tanto em função da natureza do ânion presente como dos substituintes alquila do anel imidazólio. Desta forma, as suas propriedades físico-químicas podem ser moduladas com a combinação adequada do ânion e dos substituintes alquila sobre o cátion.
Jaírton Dupont é Professor Associado do Departamento de Química Orgânica da UFRGS desde 1992 e bolsista em produtividade e pesquisa do CNPq. Licenciado em Química pela PUCRS, Doutor em Química pela Universidade Louis Pasteur de Strasbourg, França e pós-doutoramento no Dyson Perrins Laboratory, Universidade de Oxford, Inglaterra. Foi coordenador da Comissão de Graduação do Curso de Química (1993-1996) e da Pós-Graduação (2001-2003) do IQ-UFRGS, membro do CA-Química do CNPq (2003-2004) e é representante de área no CTC da CAPES desde 2005.
A presente invenção descreve processos eletroquímicos para a produção de hidrogênio via eletrólise da água, onde são utilizados como eletrólitos líquidos iônicos ou sais fundidos em temperatura ambiente; os líquidos iônicos preferenciais são do tipo que compreendem sais de amônio, sais de fosfônio, sais de imidazólio e correlatos passíveis de utilização em ampla faixa de condições operacionais; o produto final é de alta pureza e de baixo custo de produção.
Fonte:
http://www.redetec.org.br/publique/cgi/cgilua.exe/sys/start.htm?infoid=65275&sid=142
http://www.iq.ufrgs.br/cpgqui/mprof/docentes/docentes.htm
http://veja.abril.com.br/031104/p_130.html
http://www.scielo.br/scielo.php?pid=S0100-40422001000600021&script=sci_arttext
http://www.finep.gov.br/imprensa/noticia.asp?cod_noticia=1739
acesso em março de 2009
