Produção de hidrocarbonetos renovavéis a partir da pirólise termocatalítica de sebo bovino utilizando catalisadores mesoporosos de óxidos metálicos

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Pinto, Vasco de Lima
• Orientador(a): Gondim, Amanda Duarte
• Tipo de documento: Tese
• 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; Sebo bovino; MCM-41; Pirólise; Biohidrocarbonetos; Estudo cinético
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
• Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/57357

A necessidade de estudar novas fontes de energia aumentou devido aos problemas causados pelo uso de combustíveis fósseis, tais como chuvas ácidas, efeito estufa e aquecimento global. Isso também impacta a sociedade, ameaçando a sobrevivência da humanidade e a sustentabilidade a longo prazo. Foi realizado um estudo sobre catalisadores mesoporosos MCM41 com óxidos metálicos incorporados (Co/MCM-41, Mo/MCM-41, Ni/MCM-41, CoMo/MCM41, NiMo/MCM-41 e NiCo/MCM-41) para produzir hidrocarbonetos renováveis a partir do sebo bovino. A matéria-prima foi caracterizada fisicoquimicamente, e os catalisadores sintetizados tiveram suas características estruturais, químicas e morfológicas analisadas por meio de Difração de Raio-X (DRX), Fluorescência de Raio-X (FRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada a Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), comprovando a formação e conservação das estruturas porosas após a impregnação dos óxidos metálicos. As energias de ativação com e sem catalisadores foram determinadas de acordo com os métodos isoconversionais propostos por Ozawa-Flinn-Wall (OFW) e por Kissinger Akahira Sunose (KAS), a partir de análises termogravimétricas do sebo bovino e das misturas do sebo bovino com os catalisadores, com taxas de aquecimento (β) de 10, 20 e 30 °C/min e taxas de conversão (α) de 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90%. Os catalisadores produzidos neste estudo, de acordo com os dois métodos, mostraram-se efetivos na diminuição da energia de ativação (Ea) na reação de degradação termocatalítica do sebo bovino. A Ea média da degradação térmica do sebo bovino foi de 188,1 e 186,2 kJ/mol pelos modelos OFW e KAS, respectivamente. Já com a presença dos catalisadores, a Ea média encontrada apresentou valores menores, com destaque para as reações na presença de Mo/MCM-41, com 147,8 (OFW) e 143,8 kJ/mol (KAS), representando uma redução média de aproximadamente 21% da Ea da matéria-prima segundo o modelo OFW e de aproximadamente 22% segundo o modelo KAS. Ambos os modelos utilizados mostraram resultados satisfatórios, apresentando R2 acima de 0,95, confirmando a confiabilidade dos métodos. Esses resultados foram essenciais na obtenção dos parâmetros da pirólise termocatalítica. A reação de pirólise térmica do sebo bovino produziu elevado percentual de hidrocarbonetos (31,76%). Esse percentual aumentou com a adição de catalisadores ao processo reacional, obtendo-se cerca de 75% com CoMo/MCM-41, 76% com Ni/MCM-41 e 85% com NiCo/MCM-41. Conforme o percentual de hidrocarbonetos formados na pirólise térmica, verificou-se a produção de 52,2% na faixa do bioquerosene, 70,4% na faixa do diesel verde e 14,6% de hidrocarbonetos com cadeias acima de C24. Enquanto a pirólise termocatalítica favorece a desoxigenação por descarboxilação, produzindo um percentual ainda maior de hidrocarbonetos, principalmente na faixa do diesel verde. A utilização dos catalisadores MCM-41, Ni/MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41, NiMo/MCM-41, CoMo/MCM-41 e NiCo/MCM-41 produziu, respectivamente, 51,0%, 34,0%, 38,6%, 42,8%, 32,5%, 36,8% e 40,0% na faixa do bioquerosene de aviação e 87,9%, 88,6%, 83,0%, 90,6%, 98,4%, 95,7% e 93,3% na faixa do diesel verde. Assim, a produção de bio-óleo a partir do sebo bovino por pirólise catalítica mostra-se como alternativa promissora, mediante a elevada produção de hidrocarbonetos em detrimento de compostos oxigenados, mantendo-se, portanto, como uma matéria-prima importante na produção de biocombustíveis e na minimização de impactos ambientais derivados de sua produção, utilizando catalisadores impregnados com óxidos metálicos.