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http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59768
Título: | Catalisadores de Pt e Ni suportados em HY e SiO2- Al2O3modificadas com Nb2O5 sulfatado para obtenção decombustíveis drop-in |
Título(s) alternativo(s): | Pt And Ni catalysts supported on Hy and Sio2-Al2o3 pure and modified with sulfated Nb2o5 for obtaining drop-in fuels |
Autor : | Teófilo, Carla Rhaira |
Lattes: | http://lattes.cnpq.br/5123451349481336 |
Primeiro orientador: | Magriotis, Zuy Maria |
Primeiro coorientador: | Pereira, Cristiane Alves |
Primeiro membro da banca: | Pereira, Cristiane Alves |
Segundo membro da banca: | Gonçalves, Alexandre Amormino dos Santos |
Terceiro membro da banca: | Ferracine, Edilene Deise da Silva |
Quarto membro da banca: | Almeida, Karina Arruda |
Quinto membro da banca: | Gonçalves, Vinícius Ottonio Oliveira |
Palavras-chave: | Hidroprocessamento Ácido oleico Biocombustíveis Óxido de nióbia sulfatada Sítios ácidos Hydroprocessing Oleic acid Sulfated niobia oxide Biofuel Acid sites |
Data da defesa: | 29-Ago-2023 |
Data da publicação: | 19-Dez-2024 |
Agência(s) de fomento: | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES |
Referência: | TEÓFILO, Carla Rhaira. Catalisadores de Pt e Ni suportados em HY e SiO2- Al2O3modificadas com Nb2O5 sulfatado para obtenção de combustíveis drop-in. 2024. 155 p. Tese (Doutorado Agroquímica) - Universidade Federal de Lavras, 2024. |
Resumo: | O aumento da demanda por combustíveis e as preocupações relacionadas à intensificação dos gases causadores do efeito estufa têm levado a busca por fontes alternativas de combustíveis. Os combustíveis drop-in são uma classe de biocombustíveis que vêm recebendo atenção. Eles são constituídos de biohidrocarbonetos líquidos funcionalmente equivalentes aos combustíveis de origem fóssil. Uma das rotas para obtenção de combustíveis drop-in é o hidroprocessamento de ácidos graxos e ésteres provenientes de triglicerídeos. As reações de obtenção dos combustíveis drop-in envolvem a desoxigenação (hidrodesoxigenação, descarbonilação e descarboxilação), craqueamento e isomerização. Catalisadores bifuncionais contendo sítios metálicos e sítios ácidos de Lewis e Brønsted possuem potencial para serem aplicados para sua obtenção. Neste sentido, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de catalisadores de Ni, 5% (m/m), e Pt, 0,5 % (m/m) suportados em HY e sílica-alumina (SiAl) amorfa puras e modificadas com Nb2O5, 10% (m/m), sulfatado (SNb-HY e SNb-SiAl) no hidroprocessamento do ácido oleico. A sulfatação foi realizada para aumentar a acidez dos catalisadores empregando (NH4)2SO4 como agente de sulfatação ecofriedly que é uma alternativa ao H2SO4 que, além de ser altamente corrosivo, provoca a desaluminização da HY. O grupo sulfato foi identificado empregando as técnicas de espectroscopia de infravermelho, análise termogravimétrica (TG) e redução com H2 à temperatura programada (RTP-H2) evidenciando a eficiência da metodologia de síntese. As análises de difratometria de raios X (DRX) indicaram que o procedimento de sulfatação preservou as estruturas da HY e da SiAl. A partir das análises de RTP-H2 verificou- se que o NiO reduziu em menor temperatura para os catalisadores sulfatados. Por meio das análises de espectroscopia por refletância difusa no ultravioleta-visível (ERD-UV-vis) foi possível verificar bandas de absorção do NiAl2O4 para os catalisadores de Ni suportado na SiAl, o que não foi observado nos catalisadores sulfatados. Os catalisadores sulfatados apresentaram aumento da acidez, o que foi verificado pelas análises de dessorção de NH3 à temperatura programada (DTP-NH3) e adsorção e dessorção de piridina seguida de análise de espectroscopia na região do infravermelho (Py-FTIR). Além disso, os catalisadores sulfatados apresentaram aumento na proporção de sítios ácidos de Brønsted. Os testes catalíticos revelaram que o sistema reacional entrou em estado estacionário com 360 min de reação, mantendo-se estável após esse período. A HY, SiAl, SNb-HY e SNb-SiAl apresentaram elevada conversão do ácido oleico. Entretanto, o principal produto obtido foi o ácido elaidico o que evidencia o baixo desempenho na desoxigenação na ausência de sítios metálicos. Os catalisadores bimetálicos foram avaliados na desoxigenação do ácido oleico e os principais produtos observados foram heptadecenos, heptadecano, ácido elaidico e ácido esteárico. Os catalisadores sulfatados apresentaram aumento na formação de hidrocarbonetos se comparado aos não sulfatados. Os hidrocarbonetos obtidos correspondem à faixa do diesel. Sendo assim, os catalisadores de Ni e Pt suportados em HY e SiAl modificados com Nb2O5 sulfatado apresentam potencial aplicação para obtenção de combustíveis drop-in. |
Abstract: | The increase in demand for fuels and concerns related to the intensification of greenhouse gases have led to the search for alternative fuel sources. Drop-in fuels are a class of biofuels that have been receiving attention. They consist of liquid biohydrocarbons functionally equivalent to fossil fuels. One of the routes for obtaining drop-in fuels is the hydroprocessing of fatty acids and esters derived from triglycerides. The reactions involved in obtaining drop-in fuels include deoxygenation (hydrodeoxygenation, decarbonylation, and decarboxylation), cracking, and isomerization. Bifunctional catalysts containing metallic sites and Lewis and Brønsted acid sites can be applied for their production. In this sense, the objective of this work was to evaluate the performance of Ni catalysts, 5% (w/w), and Pt, 0.5% (w/w), supported on pure HY and silica-alumina (SiAl) and modified with Nb2O5, 10% (w/w), sulfated (SNb-HY and SNb-SiAl) in the hydroprocessing of oleic acid. Sulfation was employed to increase the acidity of the catalysts and was carried out using (NH4)2SO4 as an eco-friendly sulfation agent, which is an alternative to H2SO4, which, besides being highly corrosive, causes dealumination of HY. The sulfate group was identified using infrared spectroscopy techniques, thermogravimetric analysis, and temperature programmed reduction with H2 (TPR-H2), demonstrating the efficiency of the synthesis methodology. XRD analyses indicated that the sulfation procedure preserved the structures of HY and SiAl. From the RTP-H2 analyses, it was found that NiO was reduced at a lower temperature for the sulfated catalysts. Through ultraviolet-visible diffuse reflectance spectroscopy analyses (UV-vis-DRS), absorption bands of NiAl2O4 were observed for Ni-supported catalysts in SiAl, which were not observed in sulfated catalysts. The sulfated catalysts showed an increase in acidity, which was verified by analyses of temperature programmed desorption of NH3 (TPD-NH3) and adsorption and desorption of pyridine followed by infrared spectroscopy analysis (Py-FTIR). Furthermore, the sulfated catalysts showed an increase in the proportion of Brønsted acid sites. Catalytic tests revealed that the reaction system reached a steady state after 360 minutes of reaction, remaining stable thereafter. HY, SiAl, SNb-HY, and SNb-SiAl showed high conversion of oleic acid. However, the main product obtained was elaidic acid, indicating low performance in deoxygenation in the absence of metallic sites. The bimetallic catalysts were evaluated in the deoxygenation of oleic acid, and the main products observed were heptadecenes, heptadecane, elaidic acid, and stearic acid. Sulfated catalysts showed an increase in hydrocarbon formation compared to non-sulfated ones. The hydrocarbons obtained correspond to the diesel range. Thus, Ni and Pt catalysts supported on HY and SiAl modified with sulfated Nb2O5 show potential application for obtaining drop-in fuels. |
URI: | http://repositorio.ufla.br/jspui/handle/1/59768 |
Publicador: | Universidade Federal de Lavras |
Idioma: | por |
Aparece nas coleções: | DAE - Administração - Doutorado (Teses) |
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