Dando os primeiros passos para a produção ótima de biocombustíveis

Das plantas ao combustível de aviação

Um primeiro passo há muito esquecido na produção de combustíveis de aviação sustentáveis ​​começará com o arranjo ideal de componentes moleculares.

Um grupo de cientistas da  Washington State University e do Pacific Northwest National Laboratory  (PNNL) acaba de identificar a interação atômica ideal, e o local mais eficaz para começar é a conversão catalítica de  lignina , a substância vegetal mais ampla do planeta, em componentes para combustíveis de aviação. Leia o projeto publicado na revista  Frontiers in Energy Study .

Jean-Sabin McEwen, professor associado da Escola de Engenharia Química e Bioengenharia Gene e Linda Voiland e autor co-correspondente do artigo, considera que isso é uma espécie de marco zero – o estágio primário, essencial para um modelo eficaz.

Em busca de uma solução para o aquecimento global, o setor de aviação se dedicou a reduzir pela metade suas emissões de carbono até 2050. O grupo afirma que os biocombustíveis sustentáveis ​​são um substituto atraente aos combustíveis derivados do petróleo e podem diminuir as emissões em 80%. Devido à sua abundância global, as partes lenhosas e não comestíveis de plantas chamadas lignocelulose podem ser um excelente candidato. Transformá-lo de forma barata e eficiente para os componentes necessários tem sido um desafio.

Uma opção é transformar o álcool derivado da lignina em buteno, componente prático do  combustível de aviação . Ter a configuração ideal no nível molecular entre a intrincada molécula de álcool e o catalisador necessário para a reação é crucial para usar o mínimo de energia posteriormente. Os cientistas devem ter modelos computacionais que representem precisamente as condições experimentais.

Encontrando o melhor arranjo

Vassiliki-Alexandra (Vanda) Glezakou, cientista sênior do PNNL e co-autor correspondente do artigo, afirmou que, se houver uma estrutura inicial ruim, você acaba investindo muito tempo de processamento em uma reação que pode não ser relevante. Ela continuou acrescentando que no PNNL, eles podem se concentrar no melhor arranjo molecular, podendo descobrir como átomos e moléculas se comunicam para que essa reação ocorra. A equipe também pode desenvolver esse entendimento para sistemas adicionais.

A molécula de álcool nesta situação tem quatro átomos de carbono em ziguezague e dois grupos de moléculas de hidrogênio e oxigênio. O catalisador é o óxido de rutênio. Não foi entendido precisamente como as moléculas se comunicarão com a superfície do catalisador e para onde cada um dos átomos de carbono irá. Com uma compreensão inadequada da reação básica que une as duas moléculas, os cientistas realizaram cálculos complexos e caros sem descobrir a solução ideal para as reações.

McEwen afirmou que, se a intenção é desenvolver um catalisador, é necessário entender como as reações progridem, o que é complexo.

Uma vida inteira de cálculos

Para sua pesquisa fundamental, os cientistas usaram um programa de otimização global que Glezakou e sua equipe criaram recentemente, chamado Northwest Potential Energy Surface Search Engine (NWPEsSe), que é acessível publicamente para outros cientistas baixarem e usarem para descobrir a configuração ideal para as moléculas. . Começando com aproximadamente 20.000 arranjos diferentes, o programa de computador então avaliou, classificou e forneceu as melhores e mais energeticamente desejáveis ​​estruturas.

McEwen afirmou que esse processo seria impossível com o código que ele normalmente usa. Adicionando isso, ele não tem certeza de que poderia fazer 20.000 estruturas em uma vida.

Os cientistas esperam que, no futuro, os programas de computador possam ser usados ​​para projetar melhor as reações catalíticas e aprimorar outros procedimentos complexos e difíceis de conversão química industrial.

Felizmente, o NWPEsSe pode ajudar com problemas como esse, afirmou Glezakou.

Originalmente publicado por: techxplore.com

Relacionado Supermicro Fornece Borda Inteligente