Catalisadores para síntese do butadieno a partir do etanol: composição e o tipo de preparo - Carvalho, Karina Saadi (2023)
Há alguns anos, a Indústria Química vem buscando maior sustentabilidade, com destaque para a substituição das matérias-primas fósseis por renováveis na geração de produtos e intermediários químicos. O Brasil é o segundo maior produtor de etanol no mundo, sendo este utilizado principalmente como combustível e aditivo da gasolina. O etanol pode ser considerado uma molécula plataforma diferenciada, pois a partir dele é possível gerar diversos compostos drop-in, em uma etapa reacional usando catalisadores multifuncionais. O butadieno (BD) é uma destas substâncias, e se destaca por ser largamente empregado pela Indústria Automotiva, na produção de vários tipos de materiais com destaque para borrachas sintéticas. Atualmente, esta olefina é produzida como coproduto da produção de etileno a partir do craqueamento de nafta. Assim, a conversão de etanol em butadieno tem atraído o interesse de diversos grupos de pesquisa. De fato, o desafio é desenvolver catalisadores ativos, seletivos e estáveis que viabilizem a produção de butadieno a partir de etanol em escala industrial. Neste contexto, o objetivo deste estudo é comparar o desempenho dos catalisadores ZnTa/SiO2, ZnZr/SiO2 e ZnHf/SiO2 na síntese de butadieno a partir de etanol e também determinar a técnica de preparo de catalisadores que é capaz de gerar os sistemas mais ativos e seletivos a olefina de interesse. Os dois catalisadores mais promissores deste conjunto foram preparados através de diferentes técnicas e foram avaliados por teste catalítico padrão e em isoconversão e caracterizados pelas técnicas de TPD-NH3, TPD-CO2, TPSR-etanol, DRX, UV-Vis e XPS. Os resultados revelam que todos os catalisadores sintetizados são promissores para a reação em questão, especialmente o ZnZr/SiO2 sintetizado a partir da impregnação seca em duas etapas, com calcinação intermediária, que mostra a maior seletividade para butadieno evidenciando que este catalisador apesar de não ser o mais ativo é o mais seletivo ao BD. Foi constatado que o Zn tem papel central nesta síntese, uma vez que minimiza a formação de eteno e promove a geração de BD. Verificou-se que os catalisadores de Hf apresentam átomos isolados, clusters e óxido de Hf, enquanto, que os de Zr clusters e óxido de Zr. Finalmente foi sugerido que a natureza do metal parece mais relevante quanto ao comportamento do catalisador do que a espécies envolvidas.