Pensamento pioneiro– passado e presente: Catalisadores
Pensador pioneiro – passado
Autodidata químico Johann Wolfgang Döbereiner descobriu a catálise da platina e ajudou a lançar as bases para a compilação da tabela periódica dos elementos.
Pensador pioneiro – presente
Ferdi Schüth gosta de assumir novos desafios. Sua pesquisa atual concentra-se sobre os fundamentos químicos para a energia do futuro.
Em 1823, o químico de 43 anos, Johann Wolfgang Döbereiner, conseguiu inflamar uma mistura de oxi-hidrogênio usando o efeito catalisador da esponja de platina. Para ele, foi um "fenômeno de contato", e hoje essa é considerada uma das descobertas mais importantes do início da química dos catalisadores. A esponja de platina pode acelerar a reação entre o oxigênio e o hidrogênio, e ao fazer isso, sua composição química e de massa permanece quase inalterada - esta é uma das propriedades especiais de todos os catalisadores. A reação libera tanta energia que uma chama é instantaneamente formada. Döbereiner, fascinado por este fenômeno, soube como transformar sua descoberta em uma tecnologia de sucesso: Ele inventou o isqueiro de platina. O isqueiro se tornou um item muito procurado e o processo catalítico por trás dele tornou-se um marco e uma força motriz na química. Apenas um ano após esse acontecimento, observando que o oxi-hidrogênio também pode explodir utilizando misturas de irídio e ósmio, Döbereiner formulou o princípio por trás dos catalisadores mistos usados mais tarde pela indústria química. Naquela época, ele já era professor adjunto de química, farmácia e tecnologia há 14 anos, cargo que ocupou em parte graças ao apoio de Johann Wolfgang von Goethe, um dos escritores alemães e polímatas mais importantes.
Döbereiner era autodidata; não completou o ensino médio e nem cursou universidade; sua única educação era aprendiz de farmacêutico. Mas este filho de cocheiro chamou a atenção de Goethe com seus escritos sobre a química- fenômeno prático. Goethe, que mais tarde tornou-se ministro de Assuntos Culturais, ajudou Döbereiner a garantir uma posição na Universidade de Jena. Um ano após a sua nomeação, a faculdade de artes concedeu a Döbereiner o título de Dr. Phil em reconhecimento aos seus trabalhos previamente publicados, que diziam "sem dúvida possui as características de genialidade e perfeição."
Grato pelas oportunidades a ele concedidas, Döbereiner ficou em Jena até seu falecimento, em 1849, apesar de ter recebido ofertas de outras universidades de renome. Seu legado duradouro é esculpido em pedra como a inscrição no túmulo de Döbereiner diz: "Conselheiro de Goethe, criador do sistema triádico, descobridor da catálise da platina."
Pouco depois da véspera de Ano Novo, 1971, Ferdi Schüth, de 11 anos de idade, já havia decidido que queria ser um químico quando crescesse. Seu entusiasmo aumentava ao encher fogos de artifício usados com pólvora que havia sido misturada por seus amigos. Os fogos de artifício não voavam, mas certamente faziam um grande barulho. Um ano mais tarde, ele montou sua estação de química em um canto, no porão da casa de sua família, e continuou suas observações com relação ao que acontece quando as substâncias são misturadas. "Apenas ver se algo funciona ainda é a minha principal motivação para o êxito da pesquisa", diz o Professor Dr. Schüth, que agora é um cientista com muitos títulos de prestígio, incluindo o título de vice-presidente da Sociedade Max Planck, Diretor do Instituto Max Planck para Pesquisa de Carvão e vencedor do Prêmio Carl Friedrich von Weizsäcker e o prêmio Leibniz, para citar apenas alguns.
Esta curiosidade - juntamente com o fato de que ele tem a mente do seu filho - é a razão pela qual Schüth conseguiu fazer a sua descoberta que até hoje teve o maior impacto: a tecnologia de alta produtividade na catálise (ver caixa). Em 1996, ele participou de um colóquio científico sobre como catalisadores novos e melhores poderiam ser desenvolvidos mais rapidamente. O modelo a ser considerado era o de alta produtividade, vários experimentos de uma vez, como usado pela indústria farmacêutica para acelerar a pesquisa sobre novos ingredientes. Entretanto, várias dúvidas surgiram entre os cientistas se este método poderia ser implantado em condições muito mais difíceis encontradas em refinarias de petróleo e na produção de químicos básicos. Mas a ideia intrigou Schüth, que na época era professor da Universidade Goethe de Frankfurt, na Alemanha, e ele começou a anotar as suas primeiras ideias durante o evento. De volta ao seu instituto, perguntou aos seus alunos de doutorado, se eles estariam interessados em desenvolver essa ideia. Depois de cerca de um ano de pesquisa conjunta, o primeiro reator de alta produtividade foi inicializado. Em 1999, a empresa hte foi fundada para comercializar o processo. "Um desafio científico levou ao nascimento de uma nova tecnologia", diz Schüth.
Uma das perguntas que o químico está trabalhando atualmente é como os catalisadores podem ser feitos sob medida a nível atômico. Ele também está interessado em novas fontes de energia, como os combustíveis hidrogenados feitos a partir de resíduos de madeira, e seu armazenamento e conversão catalítica - em outras palavras, os fundamentos químicos para a energia do futuro. E Schüth ainda encara desafios ou pensamentos pioneiros.
Catálise: Ajudante molecular e força motriz na química
Um catalisador é basicamente um tipo de "casamenteiro". Na verdade, um dos dois caracteres chineses que forma a palavra catalisador é o mesmo que forma a palavra "destruidor de casamento". Em um tubo de ensaio, um catalisador pega os parceiros de reação desejados, dissolve suas ligações antigas e rapidamente une os parceiros certos para formar um novo composto químico. Ele acelera reações sem ser consumido - embora possa começar a mostrar sinais de desgaste em algum momento.
Ao mesmo tempo, um catalisador também economiza energia. Por todas estas razões, os catalisadores são uma ferramenta importante na química, onde são agora usados em mais do que 90% de todos os processos produtivos químicos. A produção de muitos artigos diários - incluindo medicamentos, fertilizantes, tintas e plásticos - não seria possível sem essa tecnologia chave.
hte GmbH:Testes turbo para aceleradores químicos
Com o processo desenvolvido em conjunto pelo Professor Dr. Ferdi Schuth e pesquisadores da empresa hte em Heidelberg, Alemanha, a busca por catalisadores novos mais eficazes pode agora ser realizada em até 100 vezes mais rapidamente do que era possível apenas alguns anos atrás. O nome da empresa, hte, é uma sigla para o processo: "Experimento de Alta Produtividade" (High Throughput Experimentation, em inglês). Este método, que é baseado em uma abordagem paralela e automatizada, permitiu com que os pesquisadores de Heidelberg realizassem testes químicos simultâneos de vários catalisadores.
Atualmente, a hte opera mais de 50 sistemas de reatores diferentes, que vão desde equipamentos de triagem de catalisadores a plantas de ensaio de larga escala para a otimização do processo. A empresa, que é subsidiária integral da BASF SE desde 2012, tem agora cerca de 270 funcionários.
