Modificação química do bagaço de cana-de-açúcar para incorporação de cobalto e avaliação das propriedades catalíticas na hidrólise do borohidreto de sódio para geração de hidrogênio.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2025
Autor(a) principal: Souza, Dilean Theilon Dutra de
Orientador(a): Fajardo, Humberto Vieira, Silva, Adilson Cândido da
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Catalisadores
Hidrólise
Biomassa
Hidrogênio
Cobalto
Link de acesso: https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/21135
Resumo: Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.
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spelling Souza, Dilean Theilon Dutra deFajardo, Humberto VieiraGurgel, Leandro Vinícius AlvesBellido, Jorge David AlguiarFajardo, Humberto VieiraSilva, Adilson Cândido da2025-12-10T21:02:30Z2025SOUZA, Dilean Theilon Dutra de. Modificação química do bagaço de cana-de-açúcar para incorporação de cobalto e avaliação das propriedades catalíticas na hidrólise do borohidreto de sódio para geração de hidrogênio. 2025. 70 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2025.https://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/21135Programa de Pós-Graduação em Química. Departamento de Química, Instituto de Ciências Exatas e Biológicas, Universidade Federal de Ouro Preto.A crescente demanda por fontes de energia sustentáveis tem impulsionado o desenvolvimento de sistemas eficientes para produção de hidrogênio. Neste trabalho, foi desenvolvido um catalisador heterogêneo à base de cobalto suportado em biomassa de bagaço de cana-de-açúcar funcionalizada com o anidrido do ácido 1,2,3,4- butanotetracarboxílico e aplicado na geração de hidrogênio por meio da hidrólise de borohidreto de sódio, em meio alcalino. O catalisador preparado foi caracterizado e avaliado quanto à sua atividade catalítica sob diferentes condições experimentais. Foram estudados os efeitos da concentração de NaBH4, da concentração de NaOH, da massa de catalisador e da temperatura na taxa de geração de hidrogênio. Os resultados indicaram que a melhor taxa foi alcançada com 0,4 g de NaBH4, 2,0 g de NaOH, 50 mg de catalisador e a 55 °C, atingindo um valor ativação da reação mais baixa determinada foi de 44,5 catalisadores descritos na literatura, o que evidencia a eficiência do material desenvolvido. A análise da capacidade de reuso do catalisador mostrou uma perda de atividade ao longo dos ciclos, atribuída à lixiviação parcial de cobalto (20,65%) e a modificações estruturais detectadas por espectroscopia de infravermelho. A baixa lixiviação, no entanto, indica a heterogeneidade do processo e reforça o potencial do catalisador para aplicações sustentáveis. Testes com biomassa não funcionalizada confirmaram a importância da modificação química para a incorporação eficaz do cobalto. Dessa forma, o catalisador quimicamente modificado demonstrou ser uma alternativa promissora para a produção limpa de hidrogênio, com vantagens como baixo custo, renovabilidade do suporte e desempenho catalítico competitivo. O estudo contribui para o avanço de tecnologias baseadas em hidrogênio, aliando eficiência e sustentabilidade, na medida em que se utiliza o aproveitamento de rejeitos de biomassa na preparação de catalisadores ambientalmente amigáveis.The growing demand for sustainable energy sources has driven the development of efficient systems for hydrogen production. In this work, a cobalt-based heterogeneous catalyst supported on sugarcane bagasse biomass functionalized with 1,2,3,4- butanetetracarboxylic dianhydride was developed and applied in hydrogen generation through sodium borohydride hydrolysis in alkaline medium. The prepared catalyst was characterized and evaluated for its catalytic activity under different experimental conditions. The effects of NaBH4 concentration, NaOH concentration, catalyst mass, and temperature on the hydrogen generation rate were studied. The results indicated that the best rate was achieved with 0.4 g of NaBH4, 2.0 g of NaOH, 50 mg of catalyst, and at 55 evidencing the efficiency of the developed material. Catalyst reuse analysis showed a loss of activity over successive cycles, attributed to partial cobalt leaching (20.65%) and structural modifications detected by infrared spectroscopy. However, the low leaching indicates the heterogeneity of the process and reinforces the potential of the catalyst for sustainable applications. Tests with non-functionalized biomass confirmed the importance of chemical modification for the effective incorporation of cobalt. Thus, the chemically modified catalyst proved to be a promising alternative for clean hydrogen production, with advantages such as low cost, renewability of the support, and competitive catalytic performance. This study contributes to the advancement of hydrogen-based technologies by combining efficiency and sustainability, through the use of biomass waste in the preparation of environmentally friendly catalysts.Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 02/10/2025 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação.info:eu-repo/semantics/openAccessCatalisadoresHidróliseBiomassaHidrogênioCobaltoModificação química do bagaço de cana-de-açúcar para incorporação de cobalto e avaliação das propriedades catalíticas na hidrólise do borohidreto de sódio para geração de hidrogênio.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFOPinstname:Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)instacron:UFOPORIGINALDISSERTAÇÃO_ModificaçãoQuímicaBagaço.pdfDISSERTAÇÃO_ModificaçãoQuímicaBagaço.pdfapplication/pdf12200267https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/5426f7cd-f72e-487d-bf79-a789efe233d0/download0288d2bd5503fa0281aff5713884e066MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8926https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/dd89c658-3fca-4cbe-9a93-922a62300900/download6dfd919e2b1c01620b6fbdd30d00db2cMD52falseAnonymousREADTEXTDISSERTAÇÃO_ModificaçãoQuímicaBagaço.pdf.txtDISSERTAÇÃO_ModificaçãoQuímicaBagaço.pdf.txtExtracted texttext/plain59634https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/7d927a3d-a2d0-445a-ab74-5cfb58169515/download7157c21e7b9a7764429509834618a9d6MD53falseAnonymousREADTHUMBNAILDISSERTAÇÃO_ModificaçãoQuímicaBagaço.pdf.jpgDISSERTAÇÃO_ModificaçãoQuímicaBagaço.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg4401https://www.repositorio.ufop.br/bitstreams/a6251233-ae91-4045-a0d6-d3f370a1598f/downloadc2ca203c12a85b9296da04c151e84c5eMD54falseAnonymousREAD123456789/211352025-12-11 01:30:38.603open.accessoai:repositorio.ufop.br:123456789/21135https://www.repositorio.ufop.brRepositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufop.br/oai/requestrepositorio@ufop.edu.bropendoar:32332025-12-11T04:30:38Repositório Institucional da UFOP - Universidade Federal de Ouro Preto (UFOP)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