Avaliação do lítio sobre catalisadores à base de níquel na reação de reforma a seco do biogás

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Steffens, Cristine Munari
• Orientador(a): Pérez Lopez, Oscar William
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Produção de hidrogênio; Biogás; Catalisadores; Lítio
• Palavras-chave em Inglês: Hydrogen; Dry reforming of biogas; Lithium; Co-precipitated catalysts; Different preparation methods; Support variation; Crystallite size; Basicity
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/282831

O hidrogênio é uma fonte promissora de energia, frente ao contexto atual de esgotamento dos combustíveis fósseis e de aumento da emissão dos gases causadores do efeito estufa. A rota tecnológica de obtenção deste combustível a partir da reforma a seco do biogás tem recebido atenção considerável dos pesquisadores, uma vez que converte os gases poluidores CH4 e CO2 no gás de síntese (H2 e CO). No presente trabalho, foram sintetizados e caracterizados por diferentes técnicas 3 (três) grupos de catalisadores. O primeiro consistiu em catalisadores Li-Ni-Al derivados da hidrotalcita e preparados através do método de co-precipitação, em que o teor de Li foi variado de 0 a 9,1 wt%, sendo mantida a razão molar Ni/Al em 2. Com base nos resultados obtidos com os catalisadores supracitados, o segundo grupo contemplou 5 (cinco) catalisadores, de forma a avaliar o efeito de diferentes métodos de síntese, quais sejam, co-precipitação, impregnação a úmido e a seco e reconstrução pelo efeito “memória”. Por fim, o terceiro grupo consistiu na preparação de 2 (dois) catalisadores impregnados a úmido com Ni e 2 (dois catalisadores) impregnados com Ni e Li, variando-se o tipo de suporte, sendo eles, alumina e dolomita comerciais. Em relação ao grupo de catalisadores co-precipitados, a amostra Li2, com teor de lítio intermediário (5 wt% de Li), apresentou os melhores resultados, com maior resistência à desativação devido ao seu menor diâmetro de cristalito, o que resultou em maior resistência à sinterização, e a sua maior densidade de sítios básicos, resultando em menor taxa de carbono produzido. No que tange aos catalisadores obtidos por diferentes métodos de preparação tem-se que a amostra coprecipitada (CP) apresentou o melhor desempenho na reação, devido ao seu menor tamanho de cristalito, enquanto os piores resultados observados para as amostras impregnadas foram atribuídos ao maior tamanho de cristalito, bem como à formação da fase NiO bulk observados para estes catalisadores. Apesar de todos os catalisadores terem desativado em diferentes taxas durante a reação, a amostra CP foi a única que suportou 8 h de reação atingindo conversões intermediárias (53,8 and 88,2% de XCH4 e XCO2, respectivamente, após 8h e reação). Para o grupo de catalisadores em que foi investigada a variação do suporte e o efeito do lítio, as amostras à base de dolomita, apesar de possuírem maior basicidade não apresentaram bom desempenho na reação, o que foi associado ao seu maior diâmetro de cristalito. Já os catalisadores à base de alumina, apresentaram conversões similares nas reações em rampa, sendo atingido o máximo de 60,6% de XCH4 pelo catalisador AlNi20 e 93% de XCO2 para ambos os catalisadores (AlNi20 e AlNi20Li1) em 750 ºC. Nos testes de estabilidade, o aumento da basicidade do catalisador AlNi20Li1, relacionado à impregnação de lítio, contribuiu para a minimização da formação de carbono e, consequentemente, esta amostra resistiu às 8 h de reação.