Estudo de novas rotas de obtenção de carbono ativado a partir de bagaço de cana de açúcar para eletro geração de peróxido de hidrogênio.

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Pôrto, Túlio Pinheiro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Activated carbon; Bagaço de cana-de-açúcar; Carbono ativado; Hydrogen peroxide; Lignocellulosic materials; Materiais lignocelulósicos; Oxygen reduction reaction; Peróxido de hidrogênio; Reação de redução do oxigênio; Sugarcane bagasse
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97134/tde-25062025-130803/

O peróxido de hidrogênio (H2O2) possui diversas aplicações na atualidade, principalmente devido a sua característica de forte agente oxidante. Esse composto pode ser sintetizado por algumas formas convencionais, as quais apresentam alguns inconvenientes. Portanto, a investigação da eletrogeração de H2O2 através do mecanismo de 2 elétrons das reações de redução do oxigênio (RRO´s) vem sendo alvo de intensa pesquisa. Um dos materiais referência para esse fim é o Carbono Printex 6 L (CP6L), que trata-se de um carbono ativado com algumas características morfológicas alteradas com vistas à otimização da eletro geração do H2O2. Por sua vez, os materiais lignocelulósicos possuem alta composição em carbono, além de muitas vezes serem resíduos de algum processo de produção. Dessa forma, o presente trabalho investiga a obtenção de carbono ativado sintetizado a partir de bagaço de cana de açúcar utilizando soluções ativadoras compostas por Hidróxido de Sódio (NaOH) e Hidróxido de Potássio (KOH), seguidas por calcinação em muflas. O planejamento experimental utilizado foi do tipo superfície de respostas com temperatura de calcinação (de 400ºC a 900ºC), tempo de calcinação (0 a 120 min), proporção entre KOH/NaOH (0 a 100%) e concentração em m/v (0 a 20%) como variáveis de entrada. Para os experimentos eletroquímicos, foi utilizada a mesma condição experimental para todos os materiais, com eletrólito K2SO4 (pH = 3) 0,05 mol/L, intervalos de voltametrias de varredura linear de +0,40 V a -0,80 V vs Ag/AgCl, velocidade de varredura de 5 mVs-1 e controle hidrodinâmico a 900 rpm. O material que obteve maior geração teórica de H2O2 foi sintetizado nas seguintes condições: 650ºC, durante 60 minutos, com 100% de NaOH a 10% m/v. Essa condição resultou em um carbono poroso amorfo com excelente molhabilidade e área superficial de 121,15 m2/g, bem como boa geração teórica de H2O2 (90% a -0,4 V vs RHE). Esses resultados sugerem que o material carbonoso derivado do bagaço de cana-de-açúcar pode servir como um substituto ambientalmente amigável e econômico para os materiais carbonosos convencionais derivados do petróleo comumente utilizados na eletrogeração de H2O2. Além disso, ele pode atuar como material de suporte para outros materiais ativos, como metais nobres. Por fim, foi demonstrado que o equilíbrio preciso dos atributos físicos do material carbonoso e da composição química de sua superfície, influenciados pelo processo de ativação, são fatores cruciais que afetam a eficiência catalítica na eletrogeração in situ de H2O2.