Uso de matrizes porosa com fase catalítica a base de metal-zeólita AI2 03 na combustão de GLP - Brito, Kaio Bruno Pereira de (2015)
A matriz energética mundial apresenta os combustíveis fósseis como principal fonte energética. Com leis ambientais cada vez mais rigorosas para emissões de poluentes se torna necessário o desenvolvimento de tecnologias inovadoras que proporcionem menor agressão ao meio ambiente e maior eficiência no processo de combustão. Desta forma, diversas tecnologias vêm sendo pesquisadas com intuito de reduzir as emissões dos poluentes e aumentar o rendimento do processo de combustão. Diante disto, a combustão em meios porosos radiante tem sido uma alternativa promissora para produção de potencial energético calorífico, com redução significativa da emissão de substâncias poluentes, típicas dos processos de combustão. A incorporação de matrizes porosas catalíticas possibilita o aumento da recirculação de calor dentro do queimador, o que pode conferir o aumento da eficiência térmica e reduzida emissão de poluentes. Assim, este trabalho tem por objetivo estudar a combustão do GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) em queimador poroso radiante contendo fase catalítica a base de metal - zeólita (CuZSM-5 e FeZSM-5) impregnadas em esferas de alumina (Al2O3). A fase catalítica FeZSM-5 e CuZSM-5 foi preparado por troca iônica a partir da zeólita ZSM-5 (Si/Al = 20) com solução do metal de forma a obter 2% (p/p) do metal na estrutura. A matriz porosa catalítica foi preparada mediante impregnação a seco, no qual as esferas de alumina foram umedecidas com uma mistura da suspenção de FeZSM-5 e CuZSM-5 em água, após isso foram levadas para estufa por 24h, a 80°C. Em seguida, foram calcinadas a 500°C por 4h. Na caracterização, os catalisadores passaram com difração de raiosX, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e de absorção atômica. Foi confeccionado um queimador cilíndrico de aço inox contendo uma matriz porosa composta por esferas de alumina (Al2O3) com diferentes diâmetros externos, 4,0 mm e 13 mm, ocupando um volume de 250 e 1100 cm3 , respectivamente. A combustão da mistura ar/GLP foi estudada e os parâmetros do processo analisados (i.e. velocidade de chama, eficiência combustão/radiação, razão de equivalência, emissões). Tais parâmetros foram avaliados mediante ausência e presença dos catalisadores impregnados em esferas de alumina. Os resultados mostram que a utilização dos catalisadores reduziu as emissões de CO e NO e proporcionou um aumento na eficiência de combustão. Para a razão de equivalência de 0,9 o FeZSM-5/Al2O3 e o CuZSM-5/Al2O3 apresentaram redução de 40,4 % e 37,7 % para o CO e 28,6 % e 18,4 % para o NO, respectivamente. No referido estudo, conclui-se que a combustão catalítica com FeZSM-5/Al2O3 apresentou maior redução de CO e NO e um rendimento de combustão superior quando comparado ao CuZSM-5/Al2O3 e a fase inerte, podendo se tornar uma rota promissora para minimizar as emissões de poluentes provenientes do processo de combustão. Palavraschaves: combustão em meios porosos, matrizes catalíticas, emissões.