Investigação bibliográfica sobre a eletrorredução de nitrato utilizando eletrodos a base de óxidos tipo perovskita LA2CUO4

Abstract

O aumento da demanda agrícola intensificou a contaminação de cursos d’água por nitrato, proveniente da lixiviação de fertilizantes. Esse composto, ao ser ingerido, é convertido em espécies prejudiciais à saúde. A redução do nitrato pode ocorrer por microrganismos, catálise heterogênea ou eletrocatálise, gerando diferentes produtos. Para consumo humano, o produto ideal é o nitrogênio molecular, mas, para produtos de maior valor agregado, podem ser obtidos óxido nitroso (N2O), hidroxilamina (NH2OH) ou amônia (NH3 ). A redução eletroquímica do nitrato destaca-se como uma alternativa viável para conversão. O processo depende do meio reacional e do material do eletrodo, sendo os óxidos do tipo perovskita amplamente estudados. Em particular, a perovskita La₂CuO₄ mostrou bons resultados na redução de nitrato a amônia e nitrogênio molecular. Este projeto visa revisar a literatura sobre eletrorredução de nitrato e o uso de perovskitas como eletrocatalisadores. A análise começou com estudos sobre eletrodos tradicionais, como Pt e Pd, e evoluiu para catalisadores de Cu e perovskitas. Catalisadores de Pt exibiram alta seletividade para NH3 , otimizada pela adição de cobre e estanho. Catalisadores de Pd produziram NH3 , NO2 - e N2 , com eficiência melhorada ao combinar metais como rutênio. Catalisadores de Cu foram eficazes na produção de amônia e nitrito. Já as perovskitas demonstraram potencial para otimizar conversão e seletividade, sendo promissoras para aplicações futuras.

Abstract: The increase in agricultural demand has intensified the contamination of waterways by nitrate, due to fertilizer leaching. This compound, when ingested, is converted into chemical species that are harmful to health. Nitrate reduction can occur by microorganisms, heterogeneous catalysis or electrocatalysis, generating different products. For human consumption, the ideal product is molecular nitrogen, but for products with higher added value, nitrous oxide (N2O), hydroxylamine (NH2OH) or ammonia (NH3 ) can be obtained. The electrochemical reduction of nitrate emerges as a viable alternative for conversion. The process depends on the reaction medium and the electrode material, with perovskite-type oxides being widely studied. In particular, the perovskite La2CuO4 has shown good results in the reduction of nitrate to ammonia and molecular nitrogen. This project aims to review the literature on nitrate electroreduction and the use of perovskites as electrocatalysts. The analysis began with studies on traditional electrodes, such as Pt and Pd, and evolved to Cu and perovskite catalysts. Pt catalysts exhibited high selectivity for NH3 , optimized by the addition of copper and tin. Pd catalysts produced NH3 , NO2- and N2 , with improved efficiency when combining metals such as ruthenium. Cu catalysts were effective in the production of ammonia and nitrite. Perovskites demonstrated potential to optimize conversion and selectivity, being promising for future applications.