BR112021012302A2 - Métodos e produtos para converter dióxido de carbono em um ou mais compostos orgânicos pequenos - Google Patents

Métodos e produtos para converter dióxido de carbono em um ou mais compostos orgânicos pequenos Download PDF

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Abstract

métodos e produtos para converter dióxido de carbono em um ou mais compostos orgânicos pequenos. a presente invenção refere-se a métodos, sistemas e produtos para converter dióxido de carbono a um ou mais compostos orgânicos pequenos. em certas formas de realização, a presente invenção fornece um método de conversão de co2 e/ou uma sua forma relacionada a um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o co2 e/ou a sua forma relacionada a um semicondutor de alta folga ativado por partículas beta e assim convertendo o co2 e/ou a sua forma relacionada em um ou mais compostos orgânicos pequenos.

Description

MÉTODOS E PRODUTOS PARA CONVERTER DIÓXIDO DE CARBONO EM UM OU MAIS COMPOSTOS ORGÂNICOS PEQUENOS REIVINDICAÇÃO DE PRIORIDADE
[001]Este pedido reivindica prioridade para o Pedido de Patente Provisório Australiano 2018904898 depositado em 21 de dezembro de 2018, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência em sua totalidade.
CAMPO
[002]A presente revelação refere-se a métodos, sistemas e produtos para converter dióxido de carbono em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
FUNDAMENTO
[003]A produção de dióxido de carbono (CO2) é amplamente considerada como sendo um fator contribuindo para o aquecimento global. Isto levou ao reconhecimento de que seria altamente desejável desenvolver novas tecnologias para prevenir o acúmulo de CO2.
[004]Várias tecnologias têm sido desenvolvidas para reduzir as emissões atmosféricas líquidas, incluindo sua remoção através de processos como depuração ou sequestro do gás em materiais altamente porosos. No entanto, outro meio de reduzir CO2 consiste em converter o material em compostos comercialmente utilizáveis, por exemplo, em compostos de alta energia, como metano, que podem ser, eles mesmos, usados para gerar potência ou em compostos que podem ser usados em outros processos comerciais.
[005]Processos para converter CO2 em outros compostos comercialmente utilizáveis são conhecidos, mas estes processos tipicamente envolvem grandes quantidades de energia de entrada, dependem do uso de outros compostos,
e/ou são ineficientes para a conversão em larga escala de CO2. Por exemplo, alguns sistemas de conversão fotocatalítica foram desenvolvidos, mas ainda permanecem ineficientes.
[006]Consequentemente, seria desejável desenvolver novos processos para converter dióxido de carbono em compostos comercialmente utilizáveis, particularmente compostos de alta energia, que podem ser usados para gerar potência.
SUMÁRIO
[007]A presente revelação refere-se a métodos e produtos para converter dióxido de carbono em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[008]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[009]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor um semicondutor de banda proibida elevada, sofrendo excitação eletrônica por partículas beta energéticas, ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[010]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado a um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[011]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta a partir de um radionuclídeo e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[012]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo usar um método, como descrito neste relatório descritivo, para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[013]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[014]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor um semicondutor de banda proibida elevada, sofrendo excitação eletrônica por partículas beta energéticas, a CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo e, assim, produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[015]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado a um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[016]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta a partir de um radionuclídeo e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[017]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por um método como descrito neste relatório descritivo.
[018]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o sistema compreendendo: uma fonte de CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo; um recipiente de reação compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada acoplado estreitamente com um radionuclídeo emissor de partículas beta para exposição ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo; e meio para extrair o um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por exposição do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo ao semicondutor de banda proibida elevada e ao radionuclídeo.
[019]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por um sistema como descrito neste relatório descritivo.
[020]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de ativar um semicondutor de banda proibida elevada para a conversão de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o semicondutor tendo uma energia de borda de banda de condução suficiente para permitir a redução de CO2, o método compreendendo expor o semicondutor de banda proibida elevada a um radionuclídeo emissor de partículas beta e, assim, ativar o semicondutor de banda proibida elevada.
[021]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um semicondutor de banda proibida elevada ativado por um método como descrito neste relatório descritivo.
[022]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um material radiocatalítico compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada acoplado com um radionuclídeo emissor de partículas beta.
[023]Algumas modalidades da presente revelação fornecem uso de um material radiocatalítico, como descrito neste relatório descritivo, para produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo.
[024]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de identificar um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos por ativação de partícula beta do semicondutor, o método compreendendo: expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado com um semicondutor de banda proibida elevada candidato; e determinar a capacidade do semicondutor de banda proibida elevada candidato para converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, assim identificando o semicondutor de banda proibida elevada candidato como um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos por ativação de partículas beta do semicondutor de banda proibida elevada.
[025]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um semicondutor de banda proibida elevada identificado por um método como descrito neste relatório descritivo.
[026]Outras modalidades são reveladas neste relatório descritivo.
BREVE DESCRIÇÃO DE FIGURAS
[027]Algumas modalidades são ilustradas pelas seguintes figuras. Deve ser entendido que a seguinte descrição se destina ao fim de descrever apenas modalidades particulares e não se destina a ser limitativa com relação à descrição.
[028]Figura 1 mostra uma configuração experimental para uma reação na presença de emissor β e um semicondutor de banda proibida elevada.
[029]Figura 2 mostra uma configuração experimental para tratamentos não radioativos.
[030]Figura 3 mostra configuração de recipiente PTFE usando uma metodologia 89Sr alternativa. A tampa de PTFE têm acessórios Swagelok incluindo válvula de alívio de pressão (direita) e válvula manual de abertura/fechamento (topo). O coletor de gás tem calibrador de pressão (topo), válvulas de isolamento e válvula de duas vias para introdução de CO2 e vácuo.
[031]Figura 4 mostra a configuração de experimentos ativos durante carregamento de CO2 usando a metodologia 89Sr alternativa.
[032]Figura 5 mostra a configuração para amostragem de gás, mostrando válvula de duas vias de entrada para CO2 e vácuo (esquerda) e saco Tedlar (para amostragem de gás) fixado ao coletor (direita).
DESCRIÇÃO DETALHADA
[033]A presente revelação refere-se, pelo menos em parte, a métodos, sistemas e produtos para converter dióxido de carbono em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[034]A presente revelação é baseada, pelo menos em parte, no reconhecimento de que um sistema de radiocatálise pode ser usado para converter dióxido de carbono residual em compostos orgânicos valiosos, tal como metanol.
[035]Sem ser limitado por teoria, foi reconhecido que expor determinados semicondutores de banda proibida elevada a um fluxo de partículas beta energéticas (por exemplo, a partir de radionuclídeo emissor de partículas betas) eletronicamente excita o semicondutor de banda proibida elevada a um estado ativado capaz de dirigir a transferência de elétrons para as moléculas de CO2. Consequentemente, é possível converter dióxido de carbono em sítios semicondutores eletronicamente excitados onde a excitação eletrônica cria um potencial de redução elevado.
[036]Algumas modalidades da presente revelação são dirigidas a métodos e produtos que têm uma ou mais combinações de vantagens. Por exemplo, algumas das vantagens de algumas das modalidades reveladas neste relatório descritivo incluem um ou mais dos seguintes: um método novo e/ou aperfeiçoado para converter CO2 em compostos comercialmente utilizáveis; métodos novos e/ou aperfeiçoados para converter CO2 em compostos químicos que podem ser usados para gerar energia; métodos novos e/ou aperfeiçoados para converter CO2 residual em compostos orgânicos comercialmente utilizáveis; a capacidade de utilizar certos materiais residuais radioativos para converter CO2 em compostos orgânicos pequenos; acrescentar valor aos compostos radioativos anteriormente considerados como produtos residuais; converter um composto de “efeito estufa” em uma fonte de compostos comercialmente utilizáveis; auxiliar na redução da liberação de CO2 na atmosfera; um método que pode contribuir potencialmente para reduzir mudança climática antropogênica; um método para utilizar cargas de alimentação de bicarbonato e/ou carbonato para produzir novos compostos comercialmente utilizáveis; evitar o uso de H2 intensivo em emissões para produzir alguns compostos orgânicos, melhorando, assim, a segurança, proporcionando benefícios econômicos e benefícios para as referências de efeito estufa; para se dirigir a um ou mais problemas e/ou proporcionar uma ou mais vantagens, ou para obter uma alternativa comercial. Outras vantagens de algumas modalidades da presente revelação são também reveladas neste relatório descritivo.
[037]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de converter CO2 em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[038]O termo “CO2”, como usado neste relatório descritivo, refere-se a dióxido de carbono ou uma de suas formas relacionadas, por exemplo, uma forma presente em um estado solvatado ou sólido, tal como HCO3-, CO32- ou H2CO3, ou uma forma de CO2 complexada com outra molécula, e inclui, em seu escopo, radicais e íons radicais das entidades químicas acima mencionadas, ou complexos com outras moléculas.
[039]Em certas modalidades, o CO2 é dissolvido em uma solução aquosa, CO2 em uma forma gasosa, por exemplo, como um gás misturado com vapor d’água, o uso de CO2 dissolvido em outro solvente, ou o uso do próprio CO2 líquido.
[040]Em certas modalidades, o método é realizado em solução. Em certas modalidades, o método é realizado em uma solução aquosa ou uma solução substancialmente aquosa. Em certas modalidades, o método é realizado em uma solução não aquosa. Em certas modalidades, o método é realizado em um solvente ou um solvente misturado, tal como dioxano ou dioxano e água. Em certas modalidades, o método é realizado em um estado gasoso ou de vapor. Métodos e aparelhos para conduzir as reações nos estados acima mencionados são conhecidos na técnica.
[041]Em certas modalidades, o método é realizado sob condições onde o CO2 está em um estado líquido, sozinho ou misturado com outras substâncias. Métodos e aparelhos para conduzir as reações em CO2 líquido são conhecidos na técnica.
[042]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[043]Em certas modalidades, o CO2 compreende um ou mais de CO2 residual, CO2 atmosférico, CO2 líquido, CO2 sequestrado, uma fonte de CO2 complexado com outro agente, um bicarbonato, um carbonato, um minério de carbonato, ou uma fonte de uma forma relacionada de CO2. Outras fontes de CO2 são contempladas.
[044]O termo “composto orgânico pequeno”, como usado neste relatório descritivo, refere-se a qualquer composto tendo um ou mais átomos de carbono e que são ligados a outro átomo de carbono e/ou a outro elemento, tal como hidrogênio, oxigênio ou nitrogênio. Será apreciado que o termo inclui, em seu escopo, compostos tal como monóxido de carbono (CO) que, às vezes, não é classificado como um composto orgânico e também inclui, em seu escopo, íons, complexos, e radicais de compostos contendo carbono.
[045]Em certas modalidades, o um ou mais compostos orgânicos pequenos compreendem um de mais dentre monóxido de carbono (CO), metano, H2CO (formaldeído), CH3OH (metanol), HCO2H (ácido fórmico ou o ânion do mesmo), CH3CHO (acetaldeído), CH3CH2OH (etanol), CH3CH2COOH (ácido acético ou o ânion do mesmo), CH3CH2CH2OH (propanol), ou (CH3)2CHOH (isopropanol). Outros tipos de compostos orgânicos pequenos são contemplados. Métodos para identificar compostos orgânicos pequenos são conhecidos na técnica.
[046]Em certas modalidades, o método compreende adicionalmente purificar ou extrair o um ou mais compostos orgânicos pequenos. Métodos para purificar ou extrair compostos orgânicos pequenos são conhecidos na técnica, por exemplo, destilação e condensação, ou adsorção diferencial.
[047]Um semicondutor apropriado tendo uma banda proibida elevada e uma energia de borda de banda de condução suficiente para permitir a redução de CO2 pode ser selecionado.
[048]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem ambas as propriedades de uma banda proibida de, pelo menos, 2,0 eV e uma energia de borda de banda de condução de -0,15 V ou menos (mais negativa do que) relativa ao eletrodo de hidrogênio padrão. Métodos são conhecidos na técnica para determinar as características de semicondutores.
[049]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 2,6 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,1 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,2 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem banda proibida de, pelo menos, 3,4 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida na faixa de 2,6 a 5,4 eV, 3,1 a 5,4 eV, 3,2 a 5,4 eV, ou 3,4 a 5,4 eV.
[050]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,15 volts,
com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[051]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,4 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,8 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -2,0 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[052]Exemplos de semicondutores de banda proibida elevada incluem um titanato, zirconato, molibdato, vanadato, tecnetato, pertecnetato, tungstato, niobato, tantalato, óxidos de estanho dopados, óxido de zinco dopado, um hafnato, um óxido de germânio, um óxido de manganês, cobalto e ferro (por exemplo, um ferrato, um manganato, um cobaltato), um cromato, um óxido simples, um sulfeto, um calcogeneto e um alótropo de carbono. Outros tipos de semicondutores de banda elevada são contemplados. Os semicondutores de banda proibida elevada são comercialmente disponíveis ou podem ser produzidos por um método conhecido na técnica.
[053]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada compreende um titanato e/ou um zirconato.
[054]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada compreende um ou mais de um zirconato de estrôncio (SrZrO3), um titanato de estrôncio (SrTiO3) e um óxido de titânio.
[055]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma ou mais das seguintes características preferidas: uma baixa taxa de recombinação do par elétron-buraco; um ponto de fusão de, pelo menos, 250°C; resistência à oxidação; dureza; força; resistência à fratura por impacto; erosão e/ou abrasão. Métodos para avaliar as características acima mencionadas são conhecidos na técnica.
[056]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada compreende uma característica da capacidade de ser fabricado em uma forma de pó de livre escoamento que não se autoaglomera.
[057]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta compreende ativação de partículas beta via emissão a partir de um radionuclídeo. Neste aspecto, será apreciado que o radionuclídeo também pode ser um radionuclídeo que decai em um radionuclídeo emissor beta.
[058]Em certas modalidades, o radionuclídeo também emite radiação gama (γ) e/ou emite radiação γ a partir de um de seus produtos de decaimento.
[059]Em certas modalidades, o radionuclídeo compreende um ou mais de 90Sr, 99Tc, 3H, 14C, 63Ni, 137Cs, 147Pm, 151Sm, 121mSn, 155Eu, 93Zr, 210Pb e 126Sn. Fontes de radionuclídeos são conhecidas na técnica, tal como sendo obtidas comercialmente. Métodos para produzir radionuclídeos também são conhecidos na técnica. Outros radionuclídeos emissores de partículas betas são contemplados.
[060]Em certas modalidades, o radionuclídeo tem uma ou mais das seguintes propriedades preferidas: (i) o radionuclídeo emite partículas β com energias na faixa 1 –
100 quilo-elétron-volts (keV); (ii) o radionuclídeo emite partículas β a uma taxa governada por uma meia-vida na faixa de 1-10 anos, por exemplo, ~5 anos (para minimizar os períodos de substituição); e (iii) o radionuclídeo é um isótopo de um elemento com características químicas maleáveis, de modo que o radionuclídeo pode ser prontamente carregado no semicondutor de banda proibida elevada.
[061]Será apreciado que um único evento de decaimento beta radioativo pode causar uma cascata de elétrons secundários se estendendo em dezenas de micrômetros (µm) a partir do átomo de decaimento original, e cada um destes é potencialmente capaz de causar estados eletrônicos excitados dentro do semicondutor de banda proibida elevada.
[062]Em certas modalidades, o radionuclídeo é um radionuclídeo que produz emissões múltiplas de partículas β via sua cadeia de decaimento de radionuclídeos filhos, já que decai finalmente em um isótopo/núcleo estável, tais como 90Sr e 126Sn.
[063]Em certas modalidades, ativação do semicondutor de banda proibida elevada compreende a exposição a partículas β emitidas a partir de um radionuclídeo em contato com, localizado a uma distância de, e/ou acoplado com o semicondutor de banda proibida elevada.
[064]Em certas modalidades, o radionuclídeo é fisicamente incorporado no semicondutor de banda proibida elevada. Em certas modalidades, o radionuclídeo é quimicamente incorporado no semicondutor de banda proibida elevada.
[065]Uma quantidade apropriada de carga do radionuclídeo no semicondutor de banda proibida elevada pode ser selecionada. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada é carregado com radionuclídeo na faixa de 0,1-100 GBq/mm3, 1,0-100 GBq/mm3, ou 10-100 GBq/mm3. Outras faixas são contempladas.
[066]Em certas modalidades, o radionuclídeo é proximal do semicondutor de banda proibida elevada, fisicamente misturado com o semicondutor de banda proibida elevada, quimicamente incorporado no semicondutor de banda proibida elevada, presente em uma matriz do semicondutor de banda proibida elevada, ou localizado internamente no semicondutor de banda proibida elevada. Outras disposições são contempladas.
[067]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada e o radionuclídeo são acoplados para formar um catalisador radioativo. Neste aspecto, o termo “catalisador radioativo” como usado neste relatório descritivo também pode ser referido como um “material radiocatalítico”.
[068]Em certas modalidades, o catalisador radioativo está em forma macroscópica, por exemplo, como grânulos, contas, um pó, ou consolidado em uma forma sólida porosa tal como uma frita.
[069]Em certas modalidades, o radionuclídeo é distribuído de modo substancialmente homogêneo no semicondutor de banda proibida elevada.
[070]Em certas modalidades, o radionuclídeo é distribuído de modo substancialmente heterogêneo no semicondutor de banda proibida elevada. Por exemplo, pode- se ter uma zona radioativamente dopada no centro das partículas de semicondutor de banda proibida elevada, com o aro externo não tendo teor de radioisótopos.
[071]Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende o radionuclídeo revestindo todo ou parte do semicondutor de banda proibida elevada. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende o radionuclídeo encapsulado pelo semicondutor de banda proibida elevada. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende o radionuclídeo fisicamente misturado com o semicondutor de banda proibida elevada. Em certas modalidades, o catalisador radioativo tem uma distribuição graduada de radionuclídeo dentro do semicondutor de banda proibida elevada. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende o radionuclídeo carregado no semicondutor de banda proibida elevada. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende o radionuclídeo quimicamente incorporado no semicondutor de banda proibida elevada. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende uma matriz compreendendo o radionuclídeo e o semicondutor de banda proibida elevada. Outras disposições são contempladas.
[072]Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 0,1 GBq/mm3 ou maior. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 1 GBq/mm3 ou maior. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 10 GBq/mm3 ou maior. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 100 GBq/mm3 ou maior.
[073]Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende um teor de radioatividade na faixa de 0,1 – 100
GBq/mm3, faixa de 1,0 – 100 GBq/mm3, ou 10 – 100 GBq/mm3. Outras faixas são contempladas.
[074]Em certas modalidades, o catalisador radioativo tem uma área de superfície elevada. Em certas modalidades, o catalisador radioativo tem uma área de superfície de 1 m2g-1 ou maior, 10 m2g-1 ou maior, ou 100 m2g-1 ou maior. Métodos para avaliar a área de superfície são conhecidos na técnica.
[075]Em certas modalidades, o catalisador radioativo está em uma forma macroscópica. Em certas modalidades, o catalisador radioativo está em uma forma macroscópica porosa.
[076]Em certas modalidades, o catalisador radioativo é poroso, tendo uma porosidade aberta suficiente para permitir que um fluido reagente (líquido ou gás) entre nos poros e/ou escoe através do volume de catalisador sem pressão elevada aplicada.
[077]Em certas modalidades, o catalisador radioativo é um material compósito. Por exemplo, uma dispersão de partículas de 14C (por exemplo, grafeno, carbono amorfo, ou diamante) em uma matriz de semicondutor.
[078]Em certas modalidades, o catalisador radioativo é um material cerâmico. Métodos para produzir cerâmicas são conhecidos na técnica.
[079]Em certas modalidades, o catalisador radioativo é um material de cemento (“material compósito de metal cerâmico”). Métodos para produzir tais materiais são conhecidos na técnica.
[080]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor um semicondutor de banda proibida elevada, sofrendo excitação eletrônica por partículas beta energéticas, ao CO2 ou à forma relacionada do mesmo e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[081]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo ativar um semicondutor de banda proibida elevada por partículas β energéticas emitidas a partir de um radionuclídeo e expor o semicondutor de banda proibida elevada ao CO2 e à forma relacionada do mesmo e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[082]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado a um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[083]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta na presença de um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[084]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta a partir de um radionuclídeo e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[085]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos usando um método, como descrito neste relatório descritivo, para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[086]Compostos orgânicos pequenos são como descritos neste relatório descritivo.
[087]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[088]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor um semicondutor de banda proibida elevada sofrendo excitação eletrônica por partículas beta energéticas a CO2 e/ou a uma forma relacionada do mesmo e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[089]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado a um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[090]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta na presença de um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[091]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método compreendendo expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta a partir de um radionuclídeo e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
[092]Em certas modalidades, os métodos compreendem adicionalmente purificar ou extrair o um ou mais compostos orgânicos pequenos. Métodos para purificar ou extrair compostos orgânicos pequenos são como descritos neste relatório descritivo. Métodos para determinar a extensão de purificação/extração são conhecidos na técnica.
[093]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por um método como descrito neste relatório descritivo.
[094]Exemplos de compostos orgânicos pequenos são como descritos neste relatório descritivo. Em certas modalidades, o composto orgânico pequeno compreende um ou mais dentre monóxido de carbono, formaldeído, metano, metanol, ácido fórmico, acetaldeído, etanol, ácido acético, propanol e isopropanol.
[095]Métodos para purificar ou extrair compostos orgânicos pequenos são conhecidos na técnica. Por exemplo, os compostos orgânicos pequenos podem ser separados e purificados usando processos, tais como destilação ou adsorção diferencial. Outros métodos são contemplados.
[096]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[097]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o sistema compreendendo: uma fonte de CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo; e um recipiente de reação compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada acoplado estreitamente com um radionuclídeo emissor de partículas beta para exposição ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo.
[098]Em certas modalidades, o sistema compreende adicionalmente um meio para extrair um ou mais compostos orgânicos pequenos.
[099]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o sistema compreendendo: uma fonte de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo; um recipiente de reação compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada acoplado estreitamente com um radionuclídeo emissor de partículas beta para exposição ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo; e meio para extrair um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por exposição do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo ao semicondutor de banda proibida elevada e ao radionuclídeo.
[100]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o sistema compreendendo: uma fonte de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo; um recipiente de reação compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada e um radionuclídeo emissor de partículas beta para exposição ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo; e meio para extrair um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por exposição do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo ao semicondutor de banda proibida elevada e ao radionuclídeo.
[101]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o sistema compreendendo: uma fonte de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo; um recipiente de reação compreendendo um catalisador radioativo compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada e um radionuclídeo emissor de partículas beta para exposição ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo; e meio para extrair um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por exposição do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo ao catalisador radioativo.
[102]Em certas modalidades, a fonte de CO2 compreende um ou mais dentre CO2 residual, CO2 atmosférico, CO2 líquido, CO2 sequestrado, CO2 complexado com outro agente, um bicarbonato, um carbonato, ou um minério de carbonato, ou um composto químico que fornece CO2. Outras fontes de CO2 são contempladas.
[103]Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende uma forma de sólido poroso através do qual fluidos reagentes podem passar.
[104]Em certas modalidades, o recipiente de reação compreende o radionuclídeo e o semicondutor de banda proibida elevada em uma forma granular em um leito fluidizado em que as reações químicas desejadas ocorrem. Em certas modalidades, o recipiente de reação compreende o catalisador radioativo em uma forma granular em um leito fluidizado em que as reações químicas desejadas ocorrem.
[105]Em certas modalidades, o meio para extrair moléculas orgânicas pequenas compreende um meio de destilação e/ou um meio de condensação, ou meio de adsorção diferencial. Outros meios para extrair compostos orgânicos pequenos são contemplados.
[106]Em certas modalidades, o sistema compreende uma instalação de produção para a produção de um ou mais compostos orgânicos pequenos, por exemplo, metanol.
[107]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um sistema para produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo, como descrito neste relatório descritivo.
[108]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos usando um sistema como descrito neste relatório descritivo.
[109]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por um sistema como descrito neste relatório descritivo.
[110]Exemplos de compostos orgânicos pequenos são como descritos neste relatório descritivo. Em certas modalidades, o composto orgânico pequeno compreende um ou mais dentre monóxido de carbono, formaldeído, metano, metanol, ácido fórmico, acetaldeído, etanol, ácido acético, propanol e isopropanol.
[111]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de ativar um semicondutor de banda proibida elevada.
[112]Em certas modalidades, os semicondutores de banda proibida elevada são apropriados para conversão de CO2 (e/ou uma forma relacionada do mesmo) em um ou mais compostos orgânicos pequenos. Outros usos são contemplados.
[113]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de ativar um semicondutor de banda proibida elevada para a conversão de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o semicondutor tendo uma energia de borda de banda de condução suficiente para permitir a redução de CO2, o método compreendendo expor o semicondutor de banda proibida elevada a um radionuclídeo emissor de partículas beta e, assim,
ativar o semicondutor de banda proibida elevada.
[114]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de ativar um semicondutor de banda proibida elevada para a conversão de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o semicondutor tendo uma energia de borda de banda de condução suficiente para permitir a redução de CO2, o método compreendendo expor o semicondutor de banda proibida elevada a um radionuclídeo emissor de partículas beta e, assim, eletronicamente excitar o semicondutor de banda proibida elevada em um estado ativado capaz de dirigir a redução química de moléculas de CO2, ou de uma forma relacionada do mesmo.
[115]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um semicondutor de banda proibida elevada ativado por um método como descrito neste relatório descritivo.
[116]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem ambas as propriedades de uma banda proibida de, pelo menos, 2,0 eV e uma energia de borda de banda de condução de -0,15 V ou menos (mais negativa do que) relativa ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[117]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 2,6 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,1 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,2 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem banda proibida de, pelo menos, 3,4 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida na faixa de 2,6 a 5,4 eV, 3,1 a 5,4 eV, 3,2 a 5,4 eV, ou 3,4 a 5,4 eV.
[118]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,15 volts, com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[119]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,4 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,8 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -2,0 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[120]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de produzir um semicondutor de banda proibida elevada ativado.
[121]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada ativado é apropriado para a conversão de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos. Outros usos são contemplados.
[122]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de produzir um semicondutor de banda proibida elevada ativado, o semicondutor tendo uma energia de borda de banda de condução suficiente para permitir a redução de CO2, o método compreendendo expor o semicondutor a um radionuclídeo emissor de partículas beta e, assim, produzir o semicondutor de banda proibida elevada ativado.
[123]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um semicondutor de banda proibida elevada ativado produzido por um método como descrito neste relatório descritivo.
[124]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um material radiocatalítico compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada acoplado com um radionuclídeo emissor de partículas beta.
[125]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um material radiocatalítico compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada carregado com um radionuclídeo emissor de partículas beta.
[126]Materiais radiocatalíticos compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada acoplado a um radionuclídeo emissor de partículas beta são como descritos neste relatório descritivo.
[127]Em certas modalidades, o material de catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 0,1 GBq/mm3 ou maior. Em certas modalidades, o material de catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 1,0 GBq/mm3 ou maior. Em certas modalidades, o material de catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 10 GBq/mm3 ou maior. Em certas modalidades, o catalisador radioativo compreende um teor radioativo de 100 GBq/mm3 ou maior. Em certas modalidades, o material de catalisador radioativo compreende um teor de radioatividade na faixa de 0,1-100 GBq/mm3 1,0-100 GBq/mm3, ou 10-100 GBq/mm3. Outras faixas são contempladas.
[128]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um material radiocatalítico compreendendo um radionuclídeo emissor de partículas beta encapsulado por um semicondutor de banda proibida elevada.
[129]Materiais radiocatalíticos compreendendo um radionuclídeo emissor de partículas beta encapsulado por um semicondutor de banda proibida elevada são como descritos neste relatório descritivo.
[130]Semicondutores de banda proibida elevada e radionuclídeos emissores de partículas betas são como descritos neste relatório descritivo.
[131]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem ambas as propriedades de uma banda proibida de, pelo menos, 2,0 eV e uma energia de borda de banda de condução de -0,15 V ou menos (mais negativa do que) com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[132]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 2,6 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,1 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,2 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem banda proibida de, pelo menos, 3,4 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida na faixa de 2,6 a 5,4 eV, 3,1 a 5,4 eV, 3,2 a 5,4 eV, ou 3,4 a 5,4 eV.
[133]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,15 volts, com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[134]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,4 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tendo uma energia de borda de banda de condução de menos do que (mais negativa do que) -0,8 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -2,0 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[135]Algumas modalidades da presente revelação fornecem uso de um material radiocatalítico, como descrito neste relatório descritivo, para produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir de CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo.
[136]Em certas modalidades, o material radiocatalítico é poroso em forma. Em certas modalidades, o material radiocatalítico está em uma forma compreendendo uma partícula, um grânulo, uma conta, um pó ou uma pelota.
[137]Em certas modalidades, o radionuclídeo é distribuído de modo substancialmente homogêneo dentro do semicondutor de banda proibida elevada.
[138]Em certas modalidades, o radionuclídeo é distribuído de modo substancialmente heterogêneo dentro do semicondutor de banda proibida elevada. Por exemplo, uma zona radioativamente dopada no centro de uma partícula de radiocatalisador e o aro externo não tem carregamento de radioisótopo.
[139]Algumas modalidades da presente revelação fornecem uso de um material radiocatalítico para estimular a produção de um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo.
[140]Algumas modalidades da presente revelação fornecem uma composição compreendendo uma solução de CO2 dissolvido e/ou de uma forma relacionada do mesmo, um radionuclídeo emissor de partículas beta e um semicondutor de banda proibida elevada.
[141]Em certas modalidades, a composição é uma composição aquosa, uma composição gasosa ou uma composição líquida, incluindo um solvente líquido ou gás líquido.
[142]Algumas modalidades da presente revelação fornecem uma composição compreendendo uma solução de CO2 dissolvido e/ou de uma forma relacionada do mesmo e um material radiocatalítico compreendendo um radionuclídeo emissor de partículas beta e um semicondutor de banda proibida elevada.
[143]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um método de identificar um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos por ativação de partículas beta do semicondutor.
[144]Em certas modalidades, a presente revelação fornece um método de identificar um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos por ativação de partículas beta do semicondutor, o método compreendendo: expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado estreitamente com um semicondutor de banda proibida elevada candidato; e determinar a capacidade do semicondutor de banda proibida elevada candidato para converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, assim identificando o semicondutor de banda proibida elevada candidato como um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos por ativação de partículas beta do semicondutor.
[145]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem ambas as propriedades de uma banda proibida de, pelo menos, 2,0 eV e uma energia de borda de banda de condução de -0,15 V ou menos (mais negativa do que) relativa ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[146]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 2,6 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,1 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida de, pelo menos, 3,2 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem banda proibida de, pelo menos, 3,4 eV. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma banda proibida na faixa de 2,6 a 5,4 eV, 3,1 a 5,4 eV, 3,2 a 5,4 eV, ou 3,4 a 5,4 eV.
[147]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,15 volts, com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[148]Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,4 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -0,8 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada tem uma energia de borda de banda de condução menor do que (mais negativa do que) -2,0 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
[149]Exemplos de semicondutores candidatos incluem um titanato, zirconato, molibdato, vanadato, tecnetato, pertecnetato, tungstato, niobato, tantalato, óxidos de estanho dopados, óxido de zinco dopado, um hafnato, um óxido de manganês, cobalto e ferro (por exemplo, um ferrato, um manganato, um cobaltato), um cromato, um óxido de germânio, um óxido simples, um sulfeto, um calcogeneto e um alótropo de carbono. Em certas modalidades, o semicondutor de banda proibida elevada compreende um titanato e/ou um zirconato.
[150]Algumas modalidades da presente revelação fornecem um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um composto orgânico pequeno por ativação de partículas beta identificadas por um método como descrito neste relatório descritivo.
[151]A presente revelação é adicionalmente descrita pelos seguintes exemplos. Deve ser entendido que a seguinte descrição se destina à finalidade de descrever modalidades particulares apenas e não se destina a ser limitativa com relação à descrição acima. EXEMPLO 1 – TRANSFORMAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO EM PRODUTOS DE CARBONO USANDO ÍTRIO-90 RADIOATIVO (UM EMISSOR DE PARTÍCULAS β)
1. INTRODUÇÃO
[152]Um estudo de validação de conceito foi realizado para demonstrar a conversão de dióxido de carbono (CO2) em um ou mais compostos orgânicos pequenos, tal como metanol, etanol, propanol ou ácido fórmico.
[153]Fotocatálise pode ser usada para converter CO2 em outros compostos. Este tipo de técnicas depende de fontes de energia luminosa para reduzir CO2 em outros compostos ao emparelhar a energia da luz (geralmente luz UV) com um material catalítico para quebrar a ligação C=O em CO2 em um ambiente H2O. Existem várias condições de reação que podem influenciar os produtos formados incluindo, tipo de catalisador, fonte de luz e pH. No entanto, uma das limitações chave do processo é a necessidade de usar uma fonte de luz fornecendo um fluxo razoável de fótons tendo uma energia maior do que a banda proibida do semicondutor fotocatalítico.
[154]Foi reconhecido que uma alternativa para uma fonte de luz seria utilizar a energia das partículas liberadas durante o decaimento radioativo para energizar o catalisador. Em um estudo de validação de conceito, ítrio- 90 (90Y) foi selecionado como uma fonte de partículas beta, em conjunto com um catalisador de titanato de estrôncio (SrTiO3), para investigar a transformação de CO2 em compostos orgânicos durante um período de 6 semanas. No final do estudo, as amostras de líquido foram analisadas para a presença de vários compostos orgânicos pequenos.
2. MATERIAIS E MÉTODOS (i) REAÇÃO EM PRESENÇA DE EMISSOR β
[155]Os estudos de validação de conceito foram concebidos em torno da disponibilidade e forma de uma fonte de radiação beta especial - uma multitude de microcontas de resina de poliestireno funcionalizadas (18 - 30 µm de diâmetro) carregadas com o isótopo ítrio-90 (90Y), referido como “microesferas de polímero carregadas com 90Y”. Essas contas estão disponíveis e são usadas como terapia de rádio- embolização para controlar tumores hepáticos metastáticos.
[156]A disposição experimental envolvia agitar as contas de resina emissoras beta junto com as partículas de semicondutor SrTiO3 em uma solução de HCO3- relacionada (bicarbonato) como uma fonte de dióxido de carbono solúvel. Tais soluções se “auto-tamponam” a um pH em torno de 8,15.
[157]A atividade do 90Y usado estava entre 1,1 e 2,2 GBq. Depois do recebimento do material, as microesferas de polímero carregadas com 90Y foram removidas do vaso e adicionadas a um frasco Erlenmeyer contendo uma solução de 100 mL de NaHCO3 (40 g L-1) e pó de SrTiO3 em suspensão (5 g L-1). A solução foi agitada a uma velocidade constante para manter um pequeno vórtice na superfície da solução. A configuração experimental é mostrada na Figura 1. O experimento foi conduzido atrás de um escudo perspex de 10 mm e a dose de exposição monitorada e registrada durante todo o período experimental. O experimento foi conduzido em uma instalação aprovada para radiação durante um período de 6 semanas e, ao final desse período, amostras foram coletadas e filtradas através de filtros de celulose de 0,22 µm para remover os materiais em suspensão. A taxa de dose gama foi monitorada e registrada periodicamente ao longo do experimento. Amostras aquosas foram analisadas por laboratório externo credenciado.
(ii) REAÇÃO EM AUSÊNCIA DE EMISSOR β
[158]Vasos de reação "em branco" não radioativos (NaHCO3 apenas e NaHCO3 mais SrTiO3) foram configurados como controles e condições idênticas usadas como descrito para o estudo de 90Y (Figura 2). O experimento foi executado em paralelo com o experimento de 90Y e as amostras foram coletadas ao mesmo tempo e filtradas através de filtros de celulose de 0,22 µm para remover os materiais em suspensão. As amostras foram analisadas em laboratório externo credenciado.
3. RESULTADOS
[159]Análises foram feitas para a presença de metanol (CH3OH), etanol (CH3CH2OH), propanol, (CH3 CH2CH2OH) e ácido fórmico (HCOOH) em cada um dos três ambientes de reação, isto é, os vasos com o emissor beta presente, e os controles em branco. Os níveis de outros compostos orgânicos – notavelmente; metano (CH4), monóxido de carbono (CO) e formaldeído (HCHO) não foram medidos neste experimento, como eles teriam sido difíceis de capturar na disposição experimental. Tabela 1: Produtos orgânicos identificados Tratamentos Produtos identificados Metanol Etanol Propanol Ácido (mg L-1) (µg L-1) (µg L-1) fórmico (µg L-1) 0,5 M NaHCO3 <LOR <LOR <LOR 487 0,5 M NaHCO3 + <LOR <LOR <LOR 418 SrTiO3 0,5 M NaHCO3 + 2,4 <LOR <LOR 785 SrTiO3 + 90Y LOR para metanol é 1 mg l-1, e 50 µg L-1 para etanol,
propanol e ácido fórmico
[160]Os ensaios mostraram que ácido fórmico estava presente em todas as amostras, independentemente do tratamento (Tabela 1). No entanto, tratamentos que não incluíram 90Y continham aproximadamente metade da concentração de ácido fórmico comparado com o tratamento onde 90Y foi adicionado (Tabela 1). A concentração de ácido fórmico nos dois tratamentos que não incluíram 90Y foi 418 e 487 mg L-1, comparado a uma concentração de ácido fórmico de 785 mg L-1 no tratamento com 90Y.
[161]A presença de etanol e propanol não foi identificada em qualquer um dos tratamentos (Tabela 1), mas metanol foi identificado no tratamento que incluía 90Y. Metanol não foi identificado nos outros dois tratamentos acionados por radiação beta não-radioativa (Tabela 1).
[162]Estes estudos demonstram a conversão de CO2 em compostos orgânicos pequenos, como metanol e formato, por exposição a uma forma relacionada de CO2 a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por um radionuclídeo emissor de partículas beta, tal como 14C, 90Sr, 99Tc, 3H, 63Ni, 137Cs, 147Pm, 151Sm, 121mSn, 155Eu, 93Zr, 210Pb e 126Sn.
EXEMPLO 2 - COMPOSIÇÕES PARA A CONVERSÃO CATALÍTICA DE CO2 EM COMPOSTOS ORGÂNICOS PEQUENOS
[163]Um radionuclídeo emissor de partículas beta pode ser obtido de fontes como as onde o radionuclídeo é considerado como um resíduo ou um passivo, um exemplo sendo as instalações de processamento da indústria nuclear, onde os radionuclídeos notáveis são 14C, 90Sr, 99Tc, 3H, e 137 Cs. Estes nuclídeos são tipicamente isolados de correntes aquosas de processo, como espécies de sal adsorvidas.
[164]Em uma modalidade, o radionuclídeo emissor de beta pode ser pode ser trocado por um cátion similar em um semicondutor de banda proibida elevada, como titanato de estrôncio (comercialmente disponível em fornecedores de produtos químicos), usando, por exemplo, um processo hidrotérmico estabelecido em uma autoclave apropriada, que é conhecido na técnica. O sólido radioativo resultante será processado em uma forma de área de superfície elevada (por exemplo, um pó, grânulos, frita) de modo que possa ser facilmente contatado com uma solução contendo CO2 dissolvido para produzir pequenos compostos orgânicos, como monóxido de carbono, metano ou metanol.
[165]Em outra modalidade, semicondutores de titanato/zirconato sólidos podem ser carregados com um isótopo emissor beta usando métodos como (i) abordagens 'solvotérmicas' em que os óxidos precursores são reagidos juntos em um fluido aquoso de alta temperatura (até ~240oC), tipicamente com pH alto, por exemplo, usando uma modificação do método como descrito em Modeshia e Walton (2010) Chemical Society Reviews 39:4303-4325; (ii) abordagens de reação em estado sólido em que pós de fases de precursor são misturados juntos e levados a uma temperatura elevada em que as transformações estruturais e consolidação desejadas ocorrem, por exemplo, usando uma modificação do método como descrito em Fu et al. (2010) Physica Scripta T139:1-4.
[166]Em uma modalidade adicional, semicondutores de titanato/zirconato sólidos podem ser carregados com um isótopo emissor beta usando abordagens de mistura física de alta energia para transformar óxidos constituintes em titanatos ou zirconatos desejados, que são conhecidos na técnica.
[167]Em outra modalidade, partículas de titanato de estrôncio poroso e oco, contendo o radionuclídeo emissor de partículas beta, podem ser produzidas adaptando o método como descrito em Tzeng e Shih (2015) Journal of the American Ceramic Society 98(2):386-391. Este método permite a produção de pós porosos com uma área de superfície elevada, que pode ser contatada com uma solução tal como uma contendo CO2 dissolvido, servindo como um fluido parental para a produção radiocatalítica de compostos orgânicos pequenos tal como metanol. EXEMPLO 3 - PRODUÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS PEQUENOS TAL
COMO METANOL
[168]A presente revelação refere-se à tecnologia em que a energia de certas partículas radioativas é aproveitada para atingir uma série de pontos finais industriais utilizáveis. O estudo no Exemplo 1 demonstrou a viabilidade de um sistema de radiocatálise para converter dióxido de carbono residual em compostos orgânicos valiosos. O dióxido de carbono pode ser, por exemplo, dióxido de carbono residual e/ou uma carga de alimentação de bicarbonato.
[169]Em algumas modalidades, a presente revelação utiliza um semicondutor de banda proibida elevada em que um isótopo radioativo apropriado com características emissoras de partículas apropriadas pode ser intrinsicamente incorporado (por exemplo, dopado), de modo que o teor de radioatividade do semicondutor está em uma faixa, por exemplo, na faixa de 1,0 – 100 GBq /mm3.
[170]Em algumas modalidades, o radioisótopo pode ser distribuído de modo heterogêneo dentro da partícula de semicondutor sólido, por exemplo, onde a zona radioativamente dopada está no centro da partícula e o aro externo não tem carregamento de radioisótopo.
[171]É visado que o material pode ser usado de várias formas físicas, incluindo pó, grânulos, ou como uma “frita” porosa.
[172]O sistema pode usar um vaso de reação química que (i) contém catalisador radioativo físico disposto de um modo que leva a um grau elevado de contato entre a superfície do catalisador e uma solução relacionada contendo dióxido de carbono dissolvido, (ii) possui medidas de proteção contra radiação para evitar doses de radiação ocupacional do catalisador físico estático que reside dentro do vaso; e (iii) distribui seus fluidos de saída para um sistema de separação de composto orgânico suplementar.
[173]É visado que o catalisador físico pode estar em uma forma sólida porosa através da qual fluidos reagentes podem passar, ou uma forma granular e que pode ser usada para criar um leito fluidizado em que as reações químicas desejadas podem ocorrer.
[174]Em algumas modalidades, o catalisador é selecionado dentre um ou de ambos, zirconato de estrôncio (SrZrO3) e titanato de estrôncio (SrTiO3). Estes compostos são significantes porque eles têm uma banda proibida elevada (>2,0 eV), uma energia de borda de banda de condução que leva a um forte potencial de redução eletroquímica para pares de buracos de elétrons excitados, e há um isótopo estrôncio (90Sr) que tem excelentes propriedades emissoras de partículas beta em termos de sua meia-vida e energia.
[175]Um sistema proposto para a conversão em larga escala de CO2 usando a atividade catalítica de um semicondutor ativado por partícula beta é descrito abaixo.
[176]A solução de CO2, CO32- ou HCO3- concentrado pode ser alimentada continuamente em uma câmara de reação compreendendo uma pasta fluida com uma composição como descrita no Exemplo 2, e que é misturada por agitação constante com um tempo de residência na ordem de horas, e que converte cataliticamente o CO2 em vários compostos orgânicos pequenos, incluindo metanol.
[177]Uma porção da solução aquosa é retirada periodicamente e é submetida à centrifugação suave e/ou filtração para separar sólidos em suspensão da solução, e a solução aquosa restante alimentada em uma série de câmaras de destilação e câmaras de condensação, o que permite a produção de metanol de alto grau. Métodos para produzir metanol por destilação são conhecidos na técnica, por exemplo, como descrito em WO 2013/110368. EXEMPLO 4 – USO DE 89Sr EM CONJUNTO COM TITANATO DE
ESTRÔNCIO
1. METODOLOGIA
[178]Para a reação de controle em “branco” não radioativo, titanato de estrôncio (SrTiO3, 1,99 g) foi adicionado a um vaso de PTFE de 250 mL seguido por adição de 1,4-dioxano (97 mL), água MilliQ (3 mL) e uma barra agitadora. A tampa do vaso de PTFE modificada com acessórios Swagelok incluindo uma válvula de alívio de pressão e válvula manual de abertura/fechamento, foi fixada a um coletor de gás com um calibrador de pressão, e conectada a uma garrafa de gás CO2 via uma válvula de duas vias, como mostrado na figura 3. Um fluxo de gás CO2 foi passado através do coletor e através da tampa de PTFE para purgar o ar do vaso de PTFE como ele foi aparafusada na tampa.
[179]Uma vez fixado ao coletor de gás, o vaso de PTFE foi carregado com CO2 via o seguinte método:  CO2 adicionado ao vaso de reação até o calibrador de pressão indicar 3 atm;  válvula de entrada de CO2 então fechada;  com agitação, CO2 dissolvido no solvente e pressão diminuída, como monitorado pelo calibrador de pressão;  quando a taxa de diminuição de pressão ficou lenta, valor de pressão foi registrado e a válvula de CO2 aberta para repetir o processo.
[180]Deste modo, CO2 a aproximadamente 11 atm foi adicionado ao vaso de reação por 10 minutos, ponto em que a taxa de diminuição da pressão foi muito lenta e o sistema foi assumido como perto do equilíbrio. A válvula ao vaso foi então fechada, CO2 no coletor ventilado e o vaso desconectado do coletor.
[181]Uma vez carregado com CO2, o vaso de reação foi colocado em uma placa de agitação e continuou a agitação (em aproximadamente 600 rpm) durante 17 dias.
[182]Para a reação ativa, condições idênticas de reação foram usadas, mas o SrTiO3 (2,1 g) foi irradiado no reator OPAL durante 9 dias, seguindo por decaimento de 16 dias. Espectroscopia gama do SrTiO3 irradiado indicou uma atividade de Sr-85 de 48,8 ± 4,4 MBq e, assim, uma atividade de Sr-89 de 88 ± 21 MBq. A quantidade de gás CO2 carregado neste vaso de reação não foi explicitamente medida, mas assumida como sendo similar ao experimento inativo (11 atm), como o vaso de reação foi equilibrado via agitação sob CO2 a 3 atm durante
15 min. O carregamento de CO2 foi realizado atrás de blindagem de chumbo, como mostrado na Figura 4, e a dose de exposição foi monitorada e registrada durante todo o período experimental.
[183]A cada 3-4 dias, os vasos de reação foram ligados de novo ao coletor de gás e recarregados com CO2, como a pressão foi observada diminuindo com o passar do tempo. O coletor foi purgado com CO2 antes de ser aberto para os vasos de reação, para evitar a contaminação do gás do espaço de topo com ar. As pressões medidas e os volumes de CO2 adicionados em cada intervalo de tempo são dados na Tabela
2. Tabela 2: Pressão medida (P, atm) e quantidade de CO2 adicionado (atm) ao longo do tempo para experimentos ativos e inativos Dia 4 Dia 7 Dia 8 Dia 11 Dia 14 Dia 17 P CO2 P CO2 P CO2 P CO2 P CO2 P CO2 Ativo 1,0 1,5 0,6 4,6 0,1 5,4 0,1 5,2 0,4 Inativo 0 7,2 2,0 2,6 1,8 3,2 1,2 5,0 1,5
[184]No final do período experimental de 17 dias, o gás no espaço de topo de cada experimento (ativo e inativo) foi amostrado com o seguinte método:  vaso de reação fixado ao coletor de gás;  saco de Tedlar (para amostragem de gás) fixado no lado à direita do coletor (ver Figura 3);  coletor evacuado via bomba de vácuo fixada à válvula de duas vias (ver Figura 5);  vaso de reação aberto para evacuar o coletor, para registrar a pressão;  válvula para o saco de Tedlar aberta até o saco ficar cheio;
 saco de Tedlar selado removido do coletor e sobrepressão de CO2 restante ventilada na coifa de exaustão.
[185]A tampa do vaso de reação foi então aberta e a pasta fluida dentro deixada assentar por 1,5 h. O líquido sobrenadante foi amostrado via pipeta (2 mL) e centrifugado (5000 rpm, 5 min) para remover os finos.
2. RESULTADOS
[186]Amostras de gás (ativo e inativo) foram analisadas para CO e CH4 por um laboratório externo credenciado. As amostras de líquido (ativo e inativo) foram analisadas para metanol, etanol, formaldeído e ácido fórmico via GC-MS. GC- MS foi realizado usando um Agilent GC3800 com modo de injeção dividida (10:1), coluna AT-WAX com comprimento de 30 m, D.I. de 0,32 mm, df=0,5 µm, volume de injeção de 1 µL e MS1200 com ionização de elétrons, tensão de ionização de 70 V e corrente de emissão de 150 µA.
[187]Níveis das seguintes moléculas serão determinados: monóxido de carbono, metano, metanol, etanol, formaldeído e ácido fórmico.
[188]É antecipado que a metodologia de reação acima resultará na produção de várias moléculas orgânicas pequenas.
[189]Embora a presente revelação tenha sido descrita com referência a exemplos particulares, será apreciado pelos técnicos no assunto que a revelação pode ser corporificada em muitas outras formas.
[190]Deve ser entendido que várias alterações, adições e/ou modificações podem ser feitas nas partes previamente descritas sem sair do âmbito da presente revelação, e que, à luz dos ensinamentos acima, a presente revelação pode ser implementada em software, firmware e/ou hardware em uma variedade de modos, como seria entendido pela pessoa técnica.
[191]Como usado neste relatório descritivo, as formas singulares "um", "uma" e "o/a" podem se referir a artigos no plural, salvo especificamente indicado de outra forma.
[192]Ao longo deste relatório descritivo, salvo se o contexto exigir o contrário, a palavra "compreender", ou variações como "compreende" ou "compreendendo", serão entendidas como implicando a inclusão de um elemento especificado ou número inteiro ou grupo de elementos ou números inteiros, mas não a exclusão de qualquer outro elemento ou número inteiro ou grupo de elementos ou números inteiros.
[193]Todos os métodos descritos neste relatório descritivo podem ser realizados em qualquer ordem apropriada, salvo se indicado de outra forma neste relatório descritivo ou claramente contradito pelo contexto. O uso de qualquer um e de todos os exemplos, ou linguagem exemplar (por exemplo, "tal como") apresentado neste relatório descritivo, destina-se meramente a iluminar melhor as modalidades de exemplo e não representa uma limitação sobre o escopo da invenção reivindicada, salvo se reivindicado de outra forma. Nenhuma linguagem no relatório descritivo deve ser interpretada como indicando qualquer elemento não reivindicado como essencial.
[194]A descrição apresentada neste relatório descritivo está em relação a várias modalidades que podem compartilhar características e aspectos comuns. Deve ser entendido que uma ou mais características de uma modalidade podem ser combináveis com uma ou mais características das outras modalidades. Além disso, uma única característica ou combinação de características das modalidades pode constituir modalidades adicionais.
[195]Os cabeçalhos de matérias usados neste relatório descritivo são incluídos apenas para a facilidade de referência do leitor e não devem ser usados para limitar a matéria encontrada em toda a revelação ou nas reivindicações. Os cabeçalhos de matéria não devem ser usados na interpretação do escopo das reivindicações ou das limitações das reivindicações.
[196]Referência a qualquer técnica anterior neste relatório descritivo não é, e não deve ser tomada como um reconhecimento ou qualquer forma de sugestão de que esta técnica anterior faz parte do conhecimento geral comum em qualquer país.
[197]Os pedidos futuros de patentes podem ser depositados com base no presente pedido, por exemplo, reivindicando prioridade do presente pedido, reivindicando um estado divisional e/ou reivindicando um estado de continuação. Deve ser entendido que as seguintes reivindicações são apresentadas apenas a título de exemplo, e não se destinam a limitar o escopo do que pode ser reivindicado em qualquer pedido futuro. Nem devem ser as reivindicações consideradas como limitando o entendimento (ou a exclusão de outros entendimentos) da presente revelação. Características podem ser adicionadas ou omitidas das reivindicações de exemplo em uma data posterior.

Claims (37)

REIVINDICAÇÕES
1. Método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o um ou mais compostos orgânicos pequenos compreende um ou mais dentre monóxido de carbono, formaldeído, metano, metanol, ácido fórmico, etanol, acetaldeído e ácido acético.
3. Método de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o semicondutor tem uma banda proibida de, pelo menos, 2,6 eV.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o semicondutor tem uma energia de borda de banda de condução menor do que -0,15 volts, com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o semicondutor tem uma energia de borda de banda de condução menor do que -0,8 volts com relação ao eletrodo de hidrogênio padrão.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o semicondutor compreende um ou mais de um titanato, zirconato, molibdato, vanadato, tecnetato, pertecnetato, tungstato, niobato, tantalato, cromato, óxidos de estanho dopados, óxido de zinco dopado, um hafnato, um óxido de germânio, um óxido simples, um óxido de manganês, cobalto e ferro, um sulfeto, um calcogeneto e um alótropo de carbono.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta compreende ativação de partículas beta via excitação contínua por partículas beta.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o semicondutor ativado por partículas beta compreende ativação de partículas beta via emissão a partir de um radionuclídeo.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o radionuclídeo compreende um ou mais de 14C, 90Sr, 99Tc, 3H, 63Ni, 137Cs, 147Pm, 151Sm, 121mSn, 155Eu, 93Zr, 210Pb e 126Sn.
10. Método de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o semicondutor ativado por partículas beta compreende ativação de partículas beta via emissão a partir de um radionuclídeo localizado a uma distância ao semicondutor.
11. Método de acordo com as reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o semicondutor ativado por partículas beta e o radionuclídeo são acoplados para formar um catalisador radioativo.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o catalisador radioativo compreende o radionuclídeo em contato com o semicondutor de banda proibida elevada, o radionuclídeo proximal ao semicondutor de banda proibida elevada, o radionuclídeo fisicamente misturado com o semicondutor de banda proibida elevada, o radionuclídeo quimicamente incorporado no semicondutor de banda proibida elevada, o radionuclídeo carregado no semicondutor de banda proibida elevada, e/ou o semicondutor de banda proibida elevada está localizado externamente ao radionuclídeo.
13. Método de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o catalisador radioativo é poroso.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que o catalisador radioativo está na forma de uma partícula, um grânulo, uma conta, um pó, uma pelota ou uma frita.
15. Método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor um semicondutor de banda proibida elevada, sofrendo excitação eletrônica por partículas beta energéticas, a CO2 e/ou a uma forma relacionada do mesmo e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
16. Método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado com um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
17. Método de converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta a partir de um radionuclídeo e, assim, converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
18. Método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende usar um método, conforme definido com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, para converter o CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos.
19. Método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
20. Método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor um semicondutor de banda proibida elevada, sofrendo excitação eletrônica por partículas beta energéticas, a CO2 e/ou a uma forma relacionada do mesmo e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
21. Método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado com um semicondutor de banda proibida elevada e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
22. Método de produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um semicondutor de banda proibida elevada ativado por partículas beta a partir de um radionuclídeo e, assim, produzir o um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo.
23. Um ou mais compostos orgânicos pequenos, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo método, conforme definido com qualquer uma das reivindicações 18 a
22.
24. Um ou mais compostos orgânicos pequenos de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que o composto é metanol.
25. Sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma fonte de CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo; um recipiente de reação compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada acoplado estreitamente com um radionuclídeo emissor de partículas beta para exposição ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo; e meio para extrair o um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por exposição do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo ao semicondutor de banda proibida elevada e ao radionuclídeo.
26. Sistema para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: uma fonte de CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo; um recipiente de reação compreendendo um catalisador radioativo compreendendo um semicondutor de banda proibida elevada e um radionuclídeo emissor de partículas beta para exposição ao CO2 e/ou à forma relacionada do mesmo; e meio para extrair um ou mais compostos orgânicos pequenos produzidos por exposição do CO2 e/ou da forma relacionada do mesmo ao catalisador radioativo.
27. Sistema de acordo com as reivindicações 25 ou 26, caracterizado pelo fato de que a fonte de CO2 compreende um ou mais dentre CO2 residual, CO2 atmosférico, CO2 líquido, CO2 sequestrado, CO2 complexado com outro agente, um bicarbonato, um carbonato, um minério de carbonato, ou um composto químico que fornece CO2.
28. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 25 a 27, caracterizado pelo fato de que o meio para extrair a uma ou mais moléculas orgânicas pequenas compreende um meio de destilação e/ou um meio de condensação, ou um meio de adsorção diferencial.
29. Um ou mais compostos orgânicos pequenos, caracterizado pelo fato de ser produzido pelo sistema, conforme definido com qualquer uma das reivindicações 25 a
28.
30. Método de ativar um semicondutor de banda proibida elevada para a conversão de CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, o semicondutor tendo uma energia de borda de banda de condução suficiente para permitir a redução de CO2, o método caracterizado pelo fato de que compreende expor o semicondutor de banda proibida elevada a um radionuclídeo emissor de partículas beta e, assim, ativar o semicondutor.
31. Semicondutor de banda proibida elevada, caracterizado pelo fato de ser ativado pelo método conforme definido com a reivindicação 30.
32. Material radiocatalítico, caracterizado pelo fato de que compreende um semicondutor de banda proibida elevada acoplado com um radionuclídeo emissor de partículas beta.
33. Material radiocatalítico de acordo com a reivindicação 32, caracterizado pelo fato de que o material radiocatalítico é poroso.
34. Material radiocatalítico de acordo com as reivindicações 32 ou 33, caracterizado pelo fato de que o material radiocatalítico está em uma forma compreendendo uma partícula, um grânulo, uma conta, um pó, uma pelota ou uma frita.
35. Uso de um material radiocatalítico, conforme definido com qualquer uma das reivindicações 32 a 34, caracterizado pelo fato de ser para produzir um ou mais compostos orgânicos pequenos a partir de CO2 e/ou de uma forma relacionada do mesmo.
36. Método de identificar um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos por ativação de partículas beta do semicondutor, o método caracterizado pelo fato de que compreende: expor CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo a um radionuclídeo emissor de partículas beta acoplado estreitamente com um semicondutor de banda proibida elevada candidato; e determinar a capacidade do semicondutor de banda proibida elevada candidato para converter o CO2 e/ou a forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos, assim identificando o semicondutor de banda proibida elevada candidato como um semicondutor de banda proibida elevada para converter CO2 e/ou uma forma relacionada do mesmo em um ou mais compostos orgânicos pequenos por ativação de partículas beta do semicondutor de banda proibida elevada.
37. Semicondutor, caracterizado pelo fato de ser identificado conforme definido com o método como definido na reivindicação 36.
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