Produção de eteno a partir do acoplamento oxidativo do metano utilizando biogás sintético e catalisadores de baixo custo

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: May, Izabelly Cassia
• Orientador(a): Pérez Lopez, Oscar William
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Etileno; Catalisadores; Metano; Biogás
• Palavras-chave em Inglês: Oxidative coupling of biogas; Ethylene production; Catalysis; Methane oxidative coupling; CaO-MgO catalysts
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/262153

O eteno é um produto de grande importância, muito utilizado como matéria-prima para a produção de inúmeros produtos plásticos. Este trabalho apresenta uma rota alternativa para a produção de eteno, através do processo catalítico de Acoplamento Oxidativo do Metano (AOM). Os materiais avaliados como catalisadores foram a casca de ovo, calcita, dolomita e cal virgem, empregados como precursores de CaO e MgO. Para isso, todos os materiais, com exceção da cal virgem, foram calcinados previamente à reação, por 2 h, a 800°C, sob fluxo de ar e foram caracterizados através de análise de área superficial específica e volume de poros (BET/BJH), difração de raios-X (DRX) e dessorção à temperatura programada de CO2 e O2 (TPD-CO2 e TPDO2). Os catalisadores foram avaliados na faixa de temperatura de 650°C a 800°C, utilizando uma razão de 1:2:9 de CH4:ar:N2. Para a cal virgem, também foi avaliada a influência da vazão de O2, bem como da vazão de CO2 no meio reacional, onde a razão CH4/CO2 foi escolhida de forma a simular a presença de biogás sintético. A análise de BET/BJH indicou que todos os materiais possuem tamanho de poros na região de macro e mesoporos. A análise de DRX mostrou que a casca de ovo calcinada foi o material que apresentou maior cristalinidade, sendo composta pela fase CaO. A calcita, dolomita e cal virgem apresentaram picos de CaO e MgO e a cal virgem também apresentou picos de Ca(OH)2. Os perfis de TPD-CO2 mostraram que todos os materiais apresentaram sítios de força básica, distribuídos, majoritariamente, entre sítios de força média e força forte. Já os perfis de TPD-O2 mostraram que o tipo de oxigênio predominante em todos os materiais é oxigênio de rede superficial. Os testes de atividade para o AOM convencional indicaram que a conversão de metano é positivamente influenciada pela temperatura. O melhor resultado de conversão de metano foi obtido empregando a calcita (28,3%), mas a casca de ovo apresentou os melhores resultados de seletividade de eteno (32,9%). Observou-se que a presença de CO2 como reagente trouxe um impacto positivo na reação de AOM, desfavorecendo a formação de CO2 como produto, aumentando, portanto, a seletividade de eteno, de 25,9% para 44,5%. Concluiu-se, também que maiores vazões de O2 favorecem a conversão de metano, mostrando que o O2 é o principal agente oxidante da reação.