Desoxigenação catalítica em processo contínuo e semibatelada para obtenção de bioquerosene de aviação

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Araújo, Pedro Henrique Moraes de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso embargado
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal da Paraíba
Brasil
Química
Programa de Pós-Graduação em Química
UFPB
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18723
Resumo: Pollution and greenhouse gas emissions from fossil fuels are increasingly recurring themes. As an alternative and efficient way, through renewable energy resources, the aviation industry makes an intense search for the ideal sustainable biofuel in order to reduce the sector's CO2 emissions. There are already certified methods for obtaining alternative fuels, however they can be optimized as well as embrace other feedstocks to reduce production and logistics costs. Given this scenario, this research aimed to evaluate the semi-batch catalytic deoxygenation processes for microalgae Scenedesmus acuminatus and licuri oils using Pd/C catalyst, as well as to optimize the reaction conditions of the continuous process for these raw materials application, aiming to obtain n- alkanes in the biojet fuel range. For the continuous process, in a trickle-bed reactor, granular Pd/C catalysts were prepared and compared to commercial ones. As results, Scenedesmus acuminatus microalgae oil obtained 82.9% conversion, with 36.6% yield for n-alkanes, using 1% Pd/C catalyst in the semi-batch reactor. For the licurisource, the semi-batch reaction using 5% Pd/C catalyst achieved n-alkanes yielding up to 39.2% for biodiesel and 80.7% selectivity for oil deoxygenation. For the continuous reactor, the ideal reactant concentration found was 20 wt.%. Further, increasing the carbon chain length facilitates the continuous bed deoxygenation process. The fatty acids showed the best results for conversion and selectivity. The lab-prepared 5% Pd/C granular catalyst showed better yield (52.4%) and conversion (57.0%) to esters than the 1% Pd/C SigmaAldrich catalyst. The commercial catalyst showed better selectivity to n-alkanes (93.1%). The licuri biodiesel reaction yielded 52.4% yield with conversion of 57.0% and selectivity to n-alkanes up to 93.1%. The CO2 selectivity in general indicated the catalysts favoring by decarboxylation pathway, considering the loss of a carbon in the n-alkanes of reaction products.
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Given this scenario, this research aimed to evaluate the semi-batch catalytic deoxygenation processes for microalgae Scenedesmus acuminatus and licuri oils using Pd/C catalyst, as well as to optimize the reaction conditions of the continuous process for these raw materials application, aiming to obtain n- alkanes in the biojet fuel range. For the continuous process, in a trickle-bed reactor, granular Pd/C catalysts were prepared and compared to commercial ones. As results, Scenedesmus acuminatus microalgae oil obtained 82.9% conversion, with 36.6% yield for n-alkanes, using 1% Pd/C catalyst in the semi-batch reactor. For the licurisource, the semi-batch reaction using 5% Pd/C catalyst achieved n-alkanes yielding up to 39.2% for biodiesel and 80.7% selectivity for oil deoxygenation. For the continuous reactor, the ideal reactant concentration found was 20 wt.%. Further, increasing the carbon chain length facilitates the continuous bed deoxygenation process. The fatty acids showed the best results for conversion and selectivity. The lab-prepared 5% Pd/C granular catalyst showed better yield (52.4%) and conversion (57.0%) to esters than the 1% Pd/C SigmaAldrich catalyst. The commercial catalyst showed better selectivity to n-alkanes (93.1%). The licuri biodiesel reaction yielded 52.4% yield with conversion of 57.0% and selectivity to n-alkanes up to 93.1%. The CO2 selectivity in general indicated the catalysts favoring by decarboxylation pathway, considering the loss of a carbon in the n-alkanes of reaction products.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESA poluição e as emissões de gases do efeito estufa ocasionados pelos combustíveis fósseis são temas cada vez mais recorrentes. Como forma alternativa e eficiente, através de recursos energéticos renováveis, a indústria da aviação faz uma busca intensa pelo biocombustível sustentável ideal, a fim de reduzir as emissões de CO2 do setor. Já existem métodos certificados para obtenção de combustíveis alternativos, entretanto os métodos podem ser otimizados, além de abordar outras matérias primas, no sentido de reduzir os custos de produção e logística. Diante desse cenário, o presente trabalho buscou avaliar os processos de desoxigenação catalítica semi-batelada para óleos da microalga Scenedesmus acuminatus e do licuri, utilizando catalisador Pd/C, além de otimizar as condições reacionais do processo contínuo para aplicação dessas matérias primas, visando à obtenção de n-alcanos na faixa do bioquerosene de aviação. Para o processo contínuo, em um reator de leito por gotejamento, catalisadores granulados de Pd/C foram preparados e comparados aos comerciais. Como resultados, o óleo da microalga Scenedesmus acuminatus obteve conversão de 82,9%, com rendimento para n-alcanos de 36,6%, utilizando catalisador 1% Pd/C no reator semi-batelada. Para o licuri, a reação semi-batelada utilizando catalisador 5% Pd/C alcançou n-alcanos com rendimento de até 39,2% para o biodiesel e seletividade de 80,7% para o óleo. Para o reator contínuo, a concentração ideal de reagente encontrada foi de 20%. Ainda, verificou-se que o aumento do comprimento da cadeia de carbono facilita o processo de desoxigenação em leito continuo. Os ácidos graxos foram os que apresentaram melhores resultados para conversão e seletividade. O catalisador 5% Pd/C granulado preparado em laboratório apresentou melhor rendimento (52,4%) e conversão (57,0%) para ésteres que o catalisador 1% Pd/C Sigma-Aldrich. O catalisador comercial mostrou melhor seletividade a n-alcanos (93,1%). Na aplicação do biodiesel de licuri, obteve-se 52,4% de rendimento com conversão de 57,0% e seletividade a n-alcanos de até 93,1%. A seletividade a CO2 em geral indicou o favorecimento dos catalisadores pela rota da descarbolixação, considerando a perda de um carbono nos n-alcanos dos produtos.Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBSantos, Nataly Albuquerque doshttp://lattes.cnpq.br/3104121895000367Maia, Ary da Silvahttp://lattes.cnpq.br/0234548596508203Araújo, Pedro Henrique Moraes de2020-12-13T20:05:42Z2020-11-142020-12-13T20:05:42Z2019-11-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/18723porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-09-02T23:32:27Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/18723Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-09-02T23:32:27Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false
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