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Os processos de oxidação nos motores de combustão e na atmosfera seguem as mesmas rotas

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Reações em cadeia de autooxidação eficientes demonstradas para o grupo de substâncias de hidrocarbonetos saturados

Thuwal/Helsinque/Leipzig. Os alcanos, um componente importante dos combustíveis para motores de combustão e uma importante classe de gases residuais urbanos, reagem através de outras vias de reação do que se pensava anteriormente. Esses hidrocarbonetos, anteriormente chamados de parafinas, produzem grandes quantidades de compostos altamente oxigenados que podem contribuir para o aerossol orgânico e, portanto, para a poluição do ar nas cidades. Uma equipe de pesquisa internacional conseguiu provar isso através de experimentos de laboratório com tecnologia de medição de última geração na Universidade de Helsinque e no Instituto Leibniz de Pesquisa Troposférica (TROPOS) em Leipzig.

Os resultados desse trabalho interdisciplinar fornecem informações cruciais sobre os processos de oxidação tanto em motores de combustão quanto na atmosfera – com implicações diretas na eficiência do motor e na formação de aerossóis, especialmente nas cidades, escreve a equipe de pesquisa na revista Química das Comunicações, uma revista de acesso aberto publicada pelo grupo editorial Springer-Nature.

Os processos de oxidação desempenham um papel importante tanto na atmosfera quanto na combustão. Uma reação em cadeia chamada autoxidação é ativada por altas temperaturas do motor. Mas também atua como uma importante fonte de compostos altamente oxigenados na atmosfera que formam aerossóis orgânicos, como demonstraram pesquisadores da Finlândia, Alemanha e EUA em 2014. A autoxidação é um dos motivos dos processos de envelhecimento de compostos orgânicos pelo oxigênio do ar. Contribui para a deterioração de alimentos e vinhos.

Esta reação em cadeia é iniciada pela formação de radicais peroxi (RO2). A propensão dos compostos orgânicos a sofrerem essa autooxidação em várias etapas determina o tempo de ignição dos combustíveis nos motores e, por outro lado, o potencial para a formação de vapores condensáveis ​​de baixa volatilidade e, consequentemente, aerossóis orgânicos na atmosfera. A extensão em que ocorre a auto-oxidação em várias etapas depende da estrutura molecular dos compostos orgânicos e das condições de reação. Determinar as diferentes vias de reação dos radicais peroxi, que são intermediários importantes em todas as reações de oxidação, é crucial para a formação dos diferentes produtos de reação e suas principais propriedades, que podem afetar tanto a saúde humana quanto o clima.

Como os radicais peroxi são muito reativos, suas reações químicas ocorrem muito rapidamente e as etapas individuais das reações foram negligenciadas por muito tempo. A descoberta de moléculas orgânicas altamente oxigenadas (HOMs) há sete anos só foi possível devido aos avanços nas técnicas de medição. Um espectrômetro de massa especial (Chemical Ionisation – Atmospheric Pressure Interface – Time of Flight (CI-APi-TOF) massspectrometer), que pode monitorar os compostos de vida muito curta, foi usado agora para medir os radicais e produtos de oxidação de alcanos. “Até agora, não havia estudos sobre a formação de HOM a partir de alcanos porque se supunha que sua estrutura seria desfavorável para autoxidação”, relata o Dr. Torsten Berndt da TROPOS. O metano, um importante gás de efeito estufa, pertence ao grupo dos alcanos. Mas os combustíveis fósseis mais importantes da economia mundial a partir do petróleo bruto e do gás natural também consistem em alcanos: estes incluem propano, butano, pentano, hexano, heptano e octano. Novas descobertas sobre o comportamento de oxidação deste grupo de substâncias têm, portanto, grande relevância em muitas áreas.

Para obter uma visão mais profunda da auto-oxidação de alcanos, foram realizados experimentos no reator de fluxo de jato livre no TROPOS em Leipzig, além de experimentos em Helsinque. A configuração experimental é otimizada para que os gases não entrem em contato com as paredes durante a reação, a fim de excluir interferências dos resultados por processos de parede. Durante os experimentos, quase todos os intermediários reativos, radicais RO2 e seus produtos de reação puderam ser monitorados diretamente. A cooperação interdisciplinar de pesquisadores da química da combustão e da química atmosférica mostrou-se muito útil, pois nos processos de combustão ocorrem processos análogos como na atmosfera, apenas a uma temperatura mais elevada. “Como resultado, tornou-se visível que não apenas as reações de isomerização dos radicais RO2, mas também dos radicais RO são responsáveis ​​pelo acúmulo de produtos mais oxidados. O estudo permitiu identificar com os alcanos o último e talvez mais surpreendente grupo de compostos orgânicos para os quais a autooxidação é importante”, conclui Torsten Berndt.

Mesmo em altas concentrações de óxidos de nitrogênio, que de outra forma terminam rapidamente as reações de auto-oxidação, os alcanos aparentemente produzem quantidades consideráveis ​​de compostos altamente oxidados no ar. As novas descobertas permitem uma compreensão mais profunda dos processos de auto-oxidação e dão origem a novas investigações sobre reações de isomerização de radicais RO.

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https: //www.Tropos.de /s /problemas atuais/comunicados de imprensa /detalhes /oxidasprozesse-in-verbrennungsmotoren-und-in-der-atmosphaere-gehen-gleiche-wege

Fonte: https://bioengineer.org/oxidation-processes-in-combustion-engines-and-in-the-atmosphere-take-the-same-routes/

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