Síntese e avaliação do catalisador Ni/maienita para o craqueamento do alcatrão produzido no processo de gaseificação de capim elefante
Abstract
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%.