Oxidação parcial de CH4 para produção de olefinas utilizando catalisadores de La/Dolomita e Li/Nb2O5 - Luz, Bruno Melo da (2024)
A reação de acoplamento oxidativo de metano (AOM) surge como uma alternativa promissora para a produção de etileno. A dolomita, uma rocha sedimentar disponível e de baixo custo, e o nióbio, um material de importante valor para o mercado brasileiro, apresentam características potenciais para realizar o AOM. Neste trabalho, visando melhorar as propriedades catalíticas, o La (0, 2,5, 5, 7,5 e 10% em peso) foi impregnado em dolomita, e o Li (1, 2, 3, 4, 5 e 10% em peso) foi impregnado em óxido de nióbio comercial. Testes de atividade com biogás sintético foram conduzidos em um reator de leito fixo com análise cromatográfica em linha dentro da faixa de temperatura de 600 a 850°C com presença de O2 para os catalisadores com La e entre 600-800°C com somente CH4 e O2 para os catalisadores com Li. A caracterização das amostras envolveu medidas de área superficial, DRX, TPD-CO2, TPD-O2, TGA/DTA e FTIR. Para as amostras com La, o padrão de difração de raios-X da dolomita permaneceu inalterado após a impregnação de lantânio. Os resultados de TPD indicaram uma influência significativa de La na capacidade de adsorção de CO2 e O2. Entre as amostras impregnadas com La, a amostra com o menor teor de La (2,5% em peso) foi a que apresentou os melhores resultados a 750°C, com uma conversão de CH4 de 33% e uma razão C2/CO2 de 32,3 em comparação com a dolomita pura, que apresentou uma conversão de CH4 de 75% e uma razão C2/CO2 de 3,7, demonstrando que La inibe a produção de CO2. Para as amostras com Li, o difratograma revelou a presença de duas fases distintas, LiNbO3 e LiNb3O8, em diferentes proporções, de acordo com a quantidade de Li. O ensaio de TPD-O2 revelou uma dessorção continua de O2 a partir de 300°C, sendo maior nas amostras Li5 e Li10, que apresentaram maior concentração da fase LiNbO3. O ensaio de TGA/DTA revelou que a formação das diferentes fases ocorre entre 450-600°C, sendo estas corroboradas pelo ensaio de FTIR. As amostras com menor teor de Li produziram seletividade para C2 próxima de 85% e conversão de CH4 em 24%, enquanto as com maiores teores mantiveram na faixa de 75% de seletividade e 30% de conversão, demonstrando que a fase LiNb3O8 é mais seletiva e a LiNbO3 é mais ativa. Esses resultados indicam a atividade e seletividade destes materiais economicamente acessíveis e de importância nacional, sendo candidatos promissores para investigações futuras do AOM.