Conversão catalítica do glicerol - Lima, Dirléia dos Santos (2019)
O petróleo é a principal matéria-prima empregada para produzir combustíveis, lubrificantes e produtos petroquímicos. Devido ao fato desta fonte não ser renovável, busca-se por fontes renováveis de energia que possam vir a substituí-la. A fim de se reduzir a dependência por recursos não renováveis, a produção de biocombustíveis, como o álcool etílico e o biodiesel, vem crescendo. No entanto, durante o processo de produção de biodiesel é gerado como subproduto o glicerol. A produção em grande escala de biodiesel aumentou o interesse na transformação de glicerol em produtos de maior valor agregado. No presente trabalho, foi estudada a conversão catalítica do glicerol utilizando diferentes catalisadores, através de diferentes rotas reacionais, para a obtenção de produtos como olefinas leves, acroleína e hidrogênio. No processo de obtenção de olefinas leves foram estudados catalisadores suportados em HZSM-5 contendo Fe, Mo e Nb, preparadas por impregnação úmida e caracterizadas por técnicas de DRX, SBET, TPD-NH3, MEV-EDS e TPO. As reações catalíticas foram realizadas na faixa de 450-600 °C em um reator tubular de leito fixo. Os produtos gasosos foram analisados por cromatografia gasosa em linha. Observou-se que a modificação nas propriedades ácidas do ZSM-5 desempenha um papel importante na seletividade às olefinas. A maior seletividade para olefinas foi obtida para o catalisador Fe/ZSM-5 na faixa de 450-500 ° C e para Nb/ZSM-5 na faixa de 550-600 ° C. O catalisador Fe/ZSM-5 apresentou a maior seletividade para propeno em baixas temperaturas devido à maior força ácida dos sítios ácidos fortes. No estudo da desidratação do glicerol para a obtenção de acroleína foram avaliadas aluminas preparadas em diferentes condições. O primeiro estudo avaliou amostras de alumina obtidas por coprecipitação contínua. Foram variados parâmetros como pH (5,0 e 7,0) e agente precipitante (NaOH, KOH e Na2CO3). Os testes catalíticos foram realizados em temperatura constante (500 °C) durante 5 horas. A amostra preparada com NaOH em pH 5,0 se destacou tanto em conversão quanto em produção de acroleína e hidroxiacetona, apresentando os melhores resultados. O segundo estudo avaliou amostras de alumina preparadas através do método em semibatelada. Foram variados na síntese o tempo de cristalização e a concentração de solução ácida. Os testes catalíticos foram realizados em temperatura constante (500 °C) durante 5 horas. A amostra preparada com concentração 18M de solução ácida e 8 horas de cristalização, apesar de ter apresentado a menor conversão, se destacou na obtenção de acroleína e hidroxiacetona. Por último, no processo de Reforma a vapor do glicerol para a obtenção de hidrogênio, foram avaliados catalisadores de Ni preparados por diferentes métodos e promovidos por Mg. As amostras foram preparadas por impregnação a seco de alumina como suporte e pelo método de coprecipitação contínua. Os catalisadores foram caracterizados por DRX, SBET, TPR, TPD-NH3 e TPO. Os testes catalíticos foram realizados na faixa de 500 a 650 °C em um reator tubular de leito fixo. Os produtos gasosos foram analisados por cromatografia gasosa em linha. Verificou-se que a substituição parcial do Ni pelo Mg melhora a dispersão do Ni, diminui a acidez e aumenta a resistência à sinterização dos catalisadores. Os catalisadores não reduzidos apresentaram maior seletividade para o H2 do que os catalisadores previamente reduzidos. As amostras não-reduzidas e preparadas por coprecipitação apresentaram menor tamanho de cristalito de Ni0 após a reação. Concluiu-se que a etapa de redução do catalisador é desnecessária para esta reação.