Descarboxilação fotocatalítica de ácidos graxos para produção de biocombustíveis drop-in

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Azevedo, Amanda Medeiros de
• Orientador(a): Gondim, Amanda Duarte
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
• Programa de Pós-Graduação: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Química; Biocombustíveis; Fotocatálise; Descarboxilação; Ácidos graxos
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58011

A crescente preocupação com a progressão dos efeitos do aquecimento global causado pela emissão de gases de efeito estufa (GEE) ao longo dos anos tem despertado o interesse em diversificar a matriz energética. Neste contexto, houve um crescimento na procura de produção de biocombustíveis drop-in, quimicamente idênticos aos combustíveis fósseis, de forma a reduzir a dependência de recursos não renováveis e mitigar as emissões de CO2. Para formar a mistura de hidrocarbonetos renováveis, compatível com a estrutura dos motores, as biomassas a serem utilizadas precisam passar por processos de desoxigenação, como os termocatalíticos. No entanto, as metodologias existentes apresentam algumas limitações operacionais como elevadas temperaturas, altas pressões de gás hidrogênio e a necessidade de reatores específicos. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um método fotocatalítico seletivo para desoxigenar ácidos graxos de óleos vegetais à temperatura ambiente, em um processo livre de metais e sem o uso de gás hidrogênio, utilizando um fotocatalisador orgânico. Para isso, foi otimizada a reação para o ácido láurico (C12:0), presente em vários óleos vegetais, alcançando rendimentos de até 80% na formação do alcano com quantidades traços do aldeído e do álcool correspondentes. As reações foram acompanhadas por CG-EM e CG-DIC e os parâmetros avaliados foram fotocatalisador, transferidor de hidrogênio, base, estequiometrias, solvente, concentração da reação, fonte de luz e tempo reacional. Nos experimentos de controle, a atmosfera teve um papel fundamental. A utilização de gás oxigênio promoveu a formação de produtos oxigenados, enquanto o uso de gases inertes favoreceu a produção do alcano. Em seguida, o escopo reacional foi estendido para outros ácidos graxos puros, resultando em uma proporção reduzida de produtos oxigenados e na formação de hidrocarbonetos na faixa de bioquerosene de aviação e diesel verde a partir de conversões que variaram de 30% a 90%. Por fim, o sistema fotocatalítico mostrou-se bastante eficiente quando aplicado a uma mistura de ácidos graxos obtida a partir da hidrólise do óleo de Licuri, obtendo uma mistura de alcanos (C9-C17) a partir de uma conversão >90%. A análise do custo operacional do processo determinou que o gasto associado à energia para execução de uma reação é de R$ 11,90. Dessa forma, este novo método surge como uma alternativa viável aos processos de desoxigenação existentes, permitindo a produção de biocombustíveis drop-in de forma branda com formação seletiva de hidrocarbonetos Cn-1.