Química sustentável com a ajuda da Inteligência Artificial
O novo processo poderá dar um contributo importante para uma produção mais amiga do ambiente
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As reacções de amidação são as reacções mais comuns na indústria química. São indispensáveis para uma vasta gama de processos de produção industrial, mas a sua pegada ecológica é altamente problemática. Geram grandes quantidades de resíduos tóxicos e consomem muita energia. Uma equipa liderada pelo Dr. Tobias Schnitzer, chefe do grupo de investigação do Instituto de Química Orgânica da Universidade de Friburgo, está a utilizar a Inteligência Artificial (IA) para desenvolver reacções de amidação inovadoras, catalisadas por ácido borónico, que não requerem reagentes tóxicos, utilizam solventes sustentáveis e consomem pouca energia. O projeto de investigação está a ser financiado pela Fundação Vetor com 1,5 milhões de libras ao longo de seis anos. "O nosso objetivo é desenvolver, com base na IA, um processo de amidação em que a água seja o único subproduto, que seja rentável e possa melhorar significativamente a eficiência dos recursos na indústria química", afirma Schnitzer.
O desenvolvimento de catalisadores para a amidação
Cerca de 16% de todas as reacções na indústria química são amidações. São importantes para a produção de produtos farmacêuticos, agroquímicos e polímeros e desempenham um papel central na química fina, como corantes, fragrâncias e aditivos. Os processos clássicos de amidação utilizam reagentes de cloração e de acoplamento que são tóxicos, explosivos ou corrosivos e produzem grandes quantidades de subprodutos perigosos. Além disso, utilizam solventes tóxicos e pouco degradáveis.
O projeto de investigação de Freiburg está a desenvolver novos catalisadores de ácido borónico para amidações eficientes e sustentáveis. O ponto de partida é uma biblioteca de catalisadores extensa e estruturalmente diversa, que está a ser estudada em grande escala no que diz respeito à sua atividade catalítica. A reatividade determinada experimentalmente de cada catalisador individual serve então como base de dados para o desenvolvimento de um modelo de previsão baseado em IA. Este modelo torna possível prever as propriedades e actividades de centenas de milhares de catalisadores adicionais sem a sua síntese real ou testes experimentais. Isto poupa tempo, energia e recursos químicos já no processo de desenvolvimento.
Química verde económica
O objetivo da investigação é identificar catalisadores altamente activos que permitam, pela primeira vez, a amidação de quaisquer materiais de partida à temperatura ambiente em solventes sustentáveis e de base biológica. O objetivo é conseguir um processo eficiente em termos de energia e de custos, com o mínimo de resíduos, para uma das reacções químicas mais importantes.
O trabalho de investigação financiado contribui assim de forma quantificável para a realização dos objectivos globais de sustentabilidade das Nações Unidas, afirma Schnitzer: "O nosso projeto mostra que a química verde é viável e economicamente relevante. Espero também que o nosso trabalho ajude a mudar a imagem da química - de uma ciência "suja e malcheirosa" para uma disciplina limpa e sustentável que proporciona inovação e faz parte da solução para os desafios globais".
A Fundação Vetor A Fundação Vetor foi criada em 2011 como uma fundação corporativa. A Fundação Vetor apoia uma média de 170 projectos com aproximadamente doze milhões de euros por ano. Desde 2011, atribuiu mais de 100 milhões de euros ao seu trabalho de caridade. A Fundação Vetor é ativa nos campos da investigação, educação e compromisso social em Baden-Württemberg. O seu financiamento centra-se em projectos de investigação científica e técnica, na educação STEM (ciência, tecnologia, engenharia e matemática) e no combate aos sem-abrigo e ao desemprego juvenil.
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