Síntese de bio-hidrocarbonetos via catálise heterogênea para a produção de bioquerosene de aviação e diesel verde

• Autor(a) principal: Cristiane Almeida Scaldaferri
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-BAUPRS
• topic: diesel verde; líquido de casca de castanha de caju; catálise heterogênea; fosfato; de nióbio; Bioquerosene de aviação; paládio-zeólita HY; Biocombustíveis; Aviões Combustíveis; Catálise heterogênea; Castanha de caju; Biomassa; Físico química; Querosene; Combustíveis diesel; Compostos de nióbio; Paladio

Nos últimos anos, um dos maiores desafios na área de biocombustíveis é a produção de biocombustíveis drop-in, tais como o diesel verde e o bioquerosene de aviação, os quais são compostos por bio-hidrocarbonetos líquidos e não oxigenados. Para a produção dos bio-hidrocarbonetos foram utilizados, nesta tese, o óleo de soja, o líquido da casca da castanha de caju (LCC) e o éter difenílico, um composto modelo da lignina. Para avaliar a desoxigenação do óleo de soja foi realizado um screening de catalisadores, utilizando as zeólitas HBeta e ZSM-5, o catalisador usado no processo de craqueamento catalítico durante o refino de petróleo, FCC (Fluid Catalytic Cracking), o catalisador 5% paládio suportado em carbono ativado (Pd/C) e o fosfato de nióbio (NbOPO4). Dentre estes, o catalisador fosfato de nióbio apresentou um ótimo desempenho na produção de biocombustíveis drop-in. A atividade do NbOPO4 foi avaliada sob diferentes tempos de reação (3 e 5 h), quantidade de catalisador (0 a 25%) e temperatura (300 e 350 °C), usando-se 10 bar N2 ou 10 bar H2. As propriedades ácidas e redox do NbOPO4 levaram à formação simultânea de alcanos lineares e ramificados, cicloalcanos, olefinas e compostos aromáticos. O processo de otimização levou a elevados rendimentos (76-97%) de hidrocarbonetos, principalmente na faixa de bioquerosene de aviação (60%), seguido de diesel verde (40%) e biogasolina (20%). O líquido da casca da castanha de caju (LCC) foi usado como matéria-prima para produção de diesel verde. Os parâmetros de reação como temperatura (180, 250 e 300° C), tempo (5 e 10 h) e pressão (10, 20, 30 e 40 bar) foram investigados para as reações de upgrading (desoxigenação, hidrogenação e craqueamento) do LCC, usando-se como catalisador o Pd/C. Um rendimento de 98% de hidrocarbonetos na faixa de diesel (C15 a C21) foi obtido utilizando-se condições brandas de reação (40 bar de H2, 300 °C, 10h, 500 rpm e 10% de Pd/C). A produção de dicicloalcanos a partir da conversão catalítica do éter difenílico (DPE), um composto modelo da lignina, foi investigada utilizando-se o catalisador bifuncional Pd/HY hidrofóbico. A hidrogenação parcial do DPE foi essencial para favorecer a clivagem da ligação éter. Como principais produtos da clivagem da ligação C-O destacaram-se o fenol e a cicloexanona, os quais estão envolvidos em reações de alquilação e condensação aldólica. O equilíbrio entre a atividade de hidrogenação do metal e a função ácida da zeólita desempenhou um papel importante na maximização do rendimento de dicicloalcanos, que são de grande interesse nos processos de upgrading dos derivados da lignina para formulações de bioquerosene com excelentes propriedades a frio