dc.contributor.advisor | Godinho, Marcelo | |
dc.contributor.author | Manera, Christian | |
dc.contributor.other | Zattera, Ademir José | |
dc.contributor.other | Vilela, Antônio Cézar Faria | |
dc.contributor.other | Santos, Venina dos | |
dc.date.accessioned | 2019-05-22T12:34:49Z | |
dc.date.available | 2019-05-22T12:34:49Z | |
dc.date.issued | 2019-05-22 | |
dc.date.submitted | 2019-02-14 | |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ucs.br/11338/4692 | |
dc.description | A crescente demanda energética global e as preocupações com relação à disponibilidade dos combustíveis fósseis estão entre as questões mais discutidas no século XXI. Estas questões incentivam as pesquisas para o desenvolvimento de fontes renováveis de energia como uma alternativa às fontes fósseis. Como energia renovável, fontes biomássicas ganharam maior interesse nos últimos anos devido a preocupações relacionadas ao aquecimento global e a poluição atmosférica. A gaseificação é uma rota atrativa para a conversão de biomassa em um gás combustível, que pode ser utilizado para geração de energia. Este trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência do catalisador Ni/maienita para o craqueamento do alcatrão gerado no processo de gaseificação de capim elefante com CO2 em um reator tubular de leito fixo. O suporte de maienita foi sintetizado a partir dos hidróxidos de cálcio e alumínio e posteriormente impregnado com níquel (Ni) por meio do método de impregnação úmida. Inicialmente, um estudo preliminar foi conduzido com objetivo de comparar diferentes métodos de produção de maienita. O método de produção com ultrassom foi estudado detalhadamente a partir de um planejamento experimental 2k, onde as variáveis estudadas foram o tempo de ultrassom (10 - 50 min) e temperatura de calcinação (900 - 1200 °C). A influência da aplicação de ultrassom também foi estudada na impregnação do suporte de maienita com Ni. A atividade do catalisador produzido foi avaliada em experimentos de gaseificação de capim elefante com dióxido de carbono a 900 °C. A gaseificação foi conduzida em um reator tubular de leito fixo e o craqueamento catalítico foi realizado em um segundo reator. Também foram realizados ensaios com o segundo reator vazio, para avaliar o craqueamento térmico na temperatura utilizada. Os resultados obtidos mostraram que a maienita pode ser sintetizada a partir de diversos métodos, sendo o método de mistura com ultrassom o mais promissor, devido ao menor consumo energético e sua elevada seletividade para formação de maienita. No estudo detalhado do método, apenas a temperatura apresentou efeito significativo. Elevadas temperaturas aumentaram o rendimento de formação da maienita e também a sua sinterização, tendo por consequência uma diminuição da sua área superficial. O processamento ultrassônico apresentou um efeito positivo na impregnação com Ni, aumentando a dispersão do metal no suporte. O craqueamento térmico do alcatrão na temperatura de 900 °C proporcionou uma redução do alcatrão gravimétrico para cerca de um terço do valor inicial. Entretanto, um aumento na produção de gás não foi observado. O catalisador Ni/maienita mostrou-se eficiente para o craqueamento do alcatrão formado na gaseificação com CO2 de capim elefante. Com a utilização do catalisador Ni/maienita foi observada uma redução da concentração de alcatrão de 1,77 para 0,13 g·Nm-3, acompanhada por um considerável aumento no rendimento de H2 e CO de 168 e 71%, respectivamente. Após os testes catalíticos, o catalisador apresentou uma deposição de carbono de 0,7%. | pt_BR |
dc.description.abstract | The growing global energy demand and concerns regarding the availability of fossil fuels are among the most discussed issues in the 21st century. These issues encourage research into the development of renewable energy sources as an alternative to fossil energy sources. As a renewable energy, biomass sources have gained more interest in recent years due to the concerns about global warming and atmospheric pollution. Gasification is an attractive route for the conversion of biomass into a combustible gas, which can be used for power generation. The objective of this work was to evaluate the efficiency of the Ni/mayenite catalyst for reforming of the tar generated in the CO2 gasification of elephant grass in a fixed bed tubular reactor. The mayenite support was synthesized from calcium and aluminum hydroxides and subsequently impregnated with nickel (Ni) by the wet impregnation method. Firstly, a preliminary study was conducted with the purpose of comparing different methods for mayenite production. The ultrasound method was studied in detail from a 2k experimental design, where the variables studied were ultrasound time (10 - 50 min) and calcination temperature (900 - 1200 °C). The influence of the application of ultrasound was also studied in the impregnation of the mayenite support with Ni. The catalyst activity was evaluated in the elephant grass gasification experiments with carbon dioxide at 900 °C. Gasification was carried out in a fixed bed tubular reactor and catalytic cracking was performed in a second reactor. Experiments with the second empty reactor were also carried out to evaluate the thermal cracking at the used temperature. The results showed that the mayenite can be synthesized from several methods, the ultrasound mixing method being the most promising due to the lower energy consumption and its high selectivity for mayenite formation. In the detailed study of the method, only the temperature had a significant effect. High temperatures increased the yield of mayenite and also its sintering, resulting in a decrease of its surface area. Ultrasound treatment had a positive effect on Ni impregnation, increasing the dispersion of the metal in the support. Thermal cracking of the tar at a temperature of 900 °C provided a reduction of the gravimetric tar to about one-third of the initial value. However, an increase in gas production was not observed. The Ni/mayenite catalyst proved to be efficient for reforming of tar from CO2 gasification of elephant grass. Using the Ni/mayenite catalyst a reduction of the tar concentration from 1.77 to 0.13 g·Nm-3 was observed, accompanied by a considerable increase in H2 and CO yield of 168 and 71%, respectively. After the catalytic tests, the catalyst presented a carbon deposition of 0.7%. | en |
dc.description.sponsorship | Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq | pt_BR |
dc.language.iso | pt | pt_BR |
dc.subject | Gás como combustível | pt_BR |
dc.subject | Catalisadores | pt_BR |
dc.subject | Dióxido de carbono | pt_BR |
dc.subject | Combustíveis fósseis | pt_BR |
dc.subject | Capim-elefante | pt_BR |
dc.subject | Gas as fuel | en |
dc.subject | Catalysts | en |
dc.subject | Carbon dioxide | en |
dc.subject | Fossil fuels | en |
dc.subject | Pennisetum purpurem | en |
dc.title | Síntese e avaliação do catalisador Ni/maienita para o craqueamento do alcatrão produzido no processo de gaseificação de capim elefante | pt_BR |
dc.type | Dissertação | pt_BR |
mtd2-br.advisor.instituation | Universidade de Caxias do Sul | pt_BR |
mtd2-br.advisor.lattes | http://lattes.cnpq.br/0396364753552396 | pt_BR |
mtd2-br.author.lattes | MANERA, C. | pt_BR |
mtd2-br.program.name | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos e Tecnologias | pt_BR |
mtd2-br.contributor.coorientador | Silva, Thiago Barcellos da | |