Efeito do método de preparo e da adição de magnésio nas propriedades de catalisadores de lantânio e níquel obtidos a partir de perovskitas. - Silva, Leonardo Brito da (2021)
Devido ao aumento no consumo de petróleo e sua contribuição para o efeito estufa, torna-se necessário o desenvolvimento de novas rotas de geração de energia limpa e renovável. O uso do biogás, obtido pela digestão anaeróbica de biomassa, é uma alternativa atrativa por ser uma um recurso renovável. Entre os diversos usos do biogás (mistura de metano e dióxido de carbono), um dos mais importantes é a sua transformação catalítica para gerar hidrogênio renovável, considerado o principal vetor energético do futuro. Este processo pode ser convenientemente conduzido através da reforma a seco do biogás, que tem a vantagem de consumir dois gases responsáveis pelo efeito estufa. Os principais catalisadores empregados nesse processo são baseados em platina, irídio, ródio, níquel e cobalto, dentre outros. Para reduzir custos e elevar a atividade, seletividade e resistência a coque, pode-se combinar as propriedades dos metais. Neste trabalho, foi investigado o efeito da adição de magnésio e dos métodos de preparo sobre as propriedades de precursores, óxidos do tipo perovskitas (La1-xMgxNiO3; x = 0,0; 0,1; 0,5; 0,9) e de catalisadores de níquel suportados em óxido de lantânio para a reforma a seco do metano, como uma reação modelo do biogás. Os catalisadores foram obtidos por redução das perovskitas, com o objetivo de obter sólidos com a fase ativa (níquel) altamente dispersa. Os precursores foram preparados pelo método do citrato amorfo, coprecipitação/impregnação e de combustão. As amostras foram caracterizadas por termogravimetria, difração de raios X, redução à temperatura programada, adsorção e dessorção de nitrogênio e dessorção à temperatura programada. Os catalisadores foram avaliados na reforma a seco do metano, em 750 °C, por 6 h, empregando uma razão metano/dióxido de carbono igual a 1. A quantidade de carbono depositada sobre os catalisadores, durante a reação, foi quantificada por termogravimetria, análise elementar (C,H e N) e oxidação à temperatura programada. Foram observadas diferentes fases cristalinas, dependendo do método de preparo e da presença e teor de magnésio nos sólidos. A perovskita pura (LaNiO3) só foi obtida pelo método do citrato amorfo, independente do teor de magnésio. Nos outros casos, foram detectadas outras fases coexistindo com perovskitas. Independentemente do método de preparo e do teor de magnésio, as amostras apresentaram baixas áreas superficiais específicas, o que é característico da natureza desses sólidos. Por outro lado, as interações entre metal e suporte variaram de acordo com o método de preparo e o teor de magnésio. A acidez total dos sólidos variou com o teor de magnésio, de diferentes maneiras, dependendo do método de preparo, mas a formação de sítios ácidos fortes e moderados foi sempre favorecida pelo magnésio. Os catalisadores preparados pelo método do citrato conduziram a elevadas conversões de metano e dióxido de carbono e de rendimento de hidrogênio, além de baixos rendimentos de monóxido de carbono, resultando em razões H2/CO acima da estequiométrica. As razões H2/CO variaram entre 7,0 e 11,0 ao longo da reação, sendo que o catalisador mais rico em magnésio conduziu ao valor mais elevado, enquanto aquele isento de magnésio conduziu ao valor mais baixo, entre todos os sólidos. Esses resultados mostram que os catalisadores preparados pelo método do citrato são promissores para a geração de hidrogênio e de gás de síntese rico em hidrogênio, podendo-se controlar o teor de hidrogênio ou monóxido de carbono, através do teor de magnésio.