Metanação de CO2 sobre catalisadores Ni-M/SiO2 (M = Cu, Fe, Co, Zn) - Dias, Yan Resing (2019)
O crescente consumo energético global devido às atividades humanas e industriais tem elevado os níveis de emissões gasosas responsáveis pelo efeito estufa, tendo como principal causador o dióxido de carbono (CO2). Dessa forma, diversas tecnologias têm sido desenvolvidas para a captura do CO2 de processos industriais ou da atmosfera, podendo ser reaproveitado como insumo para síntese química ou como fonte renovável de energia. O processo de metanação de CO2 emerge como uma alternativa interessante, onde o CO2 é convertido para metano (CH4), aproveitado como gás natural sintético na geração de energia e como combustível. Nesse contexto, foram preparados catalisadores de Ni suportados em SiO2, promovidos ou não com Cu, Fe, Co e Zn, por impregnação úmida, sendo avaliados quanto à atividade, seletividade e estabilidade na reação de metanação de CO2. Foram realizadas análises de TGA-DTA, TPO-DTA, TPR, DRX e adsorção-dessorção de N2, de forma a elucidar as características dos catalisadores. Os testes catalíticos foram realizados em reator tubular de leito fixo, com 100 mg de catalisador, nas temperaturas de 200-400 °C, com vazão de alimentação de 100 mL.min-1 de mistura N2:H2:CO2 = 15:4:1 (v/v) e GHSV = 60000 mL.(gcat.h)-1, à pressão atmosférica; testes de estabilidade foram realizados nas mesmas condições, a 400 °C por 5 h. O aumento do teor de metal, bem como as adições de Fe e Co elevaram a atividade e seletividade dos catalisadores, com o catalisador Ni10Co1 atingindo 73% de conversão de CO2 e 98,5% de seletividade para CH4 em 350 °C. Estes resultados foram atribuídos ao aumento de área superficial específica e da redutibilidade, bem como à diminuição do diâmetro dos cristalitos, pela formação de ligas Ni-Fe e Ni-Co altamente ativas. O Cu, embora tenha apresentado alterações semelhantes, diminuiu a atividade (< 40%) e aumentou a seletividade para CO (> 70%), devido à formação de ligas inativas Ni-Cu. Os testes de estabilidade mostraram que os catalisadores mantiveram atividade por um período reacional de 5 h, indicando não haver sinterização ou deposição de carbono, como verificado por dados de TPO e DRX. As adições de Cu e Co, principalmente, mostram elevar a resistência à desativação dos catalisadores.