Biohidrocarbonetos a partir de processo catalíticos utilizando catalisadores micro e mesoporosos com Co e Mo
dc.contributor.advisor | Gondim, Amanda Duarte | |
dc.contributor.advisor-co1 | Araújo, Aruzza Mabel de Morais | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0001-6202-572X | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6738828245487480 | pt_BR |
dc.contributor.author | Souza, Márcio Cleivo de Morais | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/5217796990900286 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Araújo, Antonio Souza de | |
dc.contributor.referees1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9770622597949866 | pt_BR |
dc.contributor.referees2 | Santos, Elisama Vieira dos | |
dc.contributor.referees3 | Alves, Ana Paula de Melo | |
dc.contributor.referees4 | Ruiz, Juan Alberto Chavez | |
dc.date.accessioned | 2023-09-16T00:14:07Z | |
dc.date.available | 2023-09-16T00:14:07Z | |
dc.date.issued | 2023-06-20 | |
dc.description.abstract | The search for new sources of renewable energy is growing all over the world, this growth is due to the environmental problems caused by the excessive use of fossil fuels that cause a series of damages to the environment. Faced with this problem, the present doctoral work aims to evaluate the use of microporous catalysts of the ZSM-5 type and mesoporous type MCM-41 catalysts impregnated with cobalt and molybdenum metals in the production of biohydrocarbons via rapid pyrolysis of sunflower oil. The studied catalytic materials were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Fluorescence (FRX), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to Energy Spectroscopy. Dispersive (EDS). The referred analyzes indicated that the porous structures were formed with excellence, and were maintained after the impregnation of the metals. Sunflower oil was characterized by physical-chemical analysis, such as: acidity, peroxide, saponification, refraction, free fatty acids and density, and subsequently a thermal and kinetic study of the oil degradation reaction was carried out using catalysts synthesized micro and mesoporous, and based on the free kinetic models proposed by Ozawa Flynn Wall (OFW) and Kissinger Akahira Sunose (KAS). Thermogravimetric analyzes (TGA) of sunflower oil and sunflower oil with catalysts were performed at heating rates (β) of 10, 20, 30 and 40ºC/min, then the data were treated according to the proposed models, obtaining if so values like: activation energies (Ea) for conversion rates (α) 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 and 90%. The results indicated that all catalysts tested showed catalytic activity. For sunflower oil the Ea ranged from 149.9 to 201.6 KJ/mol, for the mesoporous catalysts MCM-41, Mo/MCM41, Co/MCM-41 and Co-Mo/MCM-41 the Ea were from 121.1 to 143.6, 72.7 to 112.1, 136.5 to 170.6 and 152.2 to 165.4 KJ/mol respectively, and for microporous catalysts HZSM-5, Mo/HZSM -5, Co/HZSM-5 and Co-Mo/HZSM-5 the Ea ranged from 119.5 to 153.6, 114.8 to 146.7, 142.9 to 166.4 and 101.5 to 158, 0 KJ/mol respectively, with emphasis on Mo/MCM-41 and Mo/HZSM-5, which showed the greatest reductions in activation energies (Ea). Both in the OFW model and in the KAS, the methodologies used proved to be adequate (R2 > 0.9). The thermodynamic parameters (A, ΔH, ΔG and ΔS) were also calculated in the reactions of thermal and thermocatalytic degradation of sunflower oil, in which we can highlight the ΔH>0, indicating that it is an endothermic reaction and the ΔG>0, corresponding to a non-spontaneous reaction. The results of the kinetic study were also used as a basis for thermal and catalytic pyrolysis reactions. In the pyrolysis process, the percentages of hydrocarbons formed were as follows: in thermal pyrolysis, 16% were obtained, in catalytic pyrolysis, the percentages of hydrocarbon formation were 28% (MCM-41), 16% (Mo/MCM-41), 21 % (Co/MCM-41) and 45% (Co-Mo/MCM-41). According to the percentages of formed hydrocarbons, in the thermal pyrolysis 53.2% are in the Aviation Biokerosene range and 46.8% in the Green Diesel range. In the catalytic pyrolysis, the presence of the catalysts favored the deoxygenation of the products by the decarbonylation reaction, thus the catalysts MCM-41, Mo/MCM41, Co/MCM-41 and Co-Mo/MCM-41 presented 8.6 , 0, 0 and 0% in the biogasoline range, 29.4, 24.5, 27.5 and 19.4% in the aviation biokerosene range and 62.0, 75.5, 72.5 and 80.6 % in the range of green diesel respectively. | pt_BR |
dc.description.resumo | A busca por novas fontes de energia renováveis vem crescendo em todo o mundo, este crescimento deve-se aos problemas ambientais causados pelo uso excessivo dos combustíveis fosseis que provocam uma série de danos ao meio ambiente. Diante desta problemática o presente trabalho de doutorado tem por objetivo avaliar o uso dos catalisadores microporosos do tipo ZSM-5 e mesoporosos do tipo MCM-41 impregnados com os metais cobalto e molibdênio na produção de biohidrocarbonetos via pirólise rápida do óleo de girassol. Os materiais catalíticos estudados foram caracterizados por análises de Difração de Raio-X (DRX), Fluorescência de Raio-X (FRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica por Varredura (MEV) acoplada a Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). As referidas análises indicaram que as estruturas porosas foram formadas com excelência, e se mantiveram após a impregnação dos metais. O óleo de girassol foi caracterizado por análises físico-químicas, tais como: índice de acidez, peróxido, saponificação, refração, ácidos graxos livres e densidade, e posteriormente foi realizado um estudo térmico e cinético da reação de degradação do óleo utilizando-se catalisadores micro e mesoporosos sintetizados, e com base nos modelos cinéticos livres propostos por Ozawa Flynn Wall (OFW) e Kissinger Akahira Sunose (KAS). As análises termogravimétricas (TGA) do óleo girassol e do óleo de girassol com os catalisadores foram realizadas nas taxas de aquecimento (β) de 10, 20, 30 e 40ºC/min, em seguida os dados foram tratados conforme os modelos propostos, obtendo-se assim valores como: energias de ativação (Ea) para as taxas de conversão (α) 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90%. Os resultados indicaram que todos os catalisadores testados apresentaram atividade catalítica. Para o óleo de girassol a Ea teve variação de 149,9 a 201,6 KJ/mol, para os catalisadores mesoporosos MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 e Co-Mo/MCM-41 as Ea foram de 121,1 a 143,6, 72,7 a 112,1, 136,5 a 170,6 e 152,2 a 165,4 KJ/mol respectivamente, e para os catalisadores microporosos HZSM-5, Mo/ HZSM-5, Co/ HZSM-5 e Co-Mo/ HZSM-5 as Ea variaram de 119,5 a 153,6, 114,8 a 146,7, 142,9 a 166,4 e 101,5 a 158,0 KJ/mol respectivamente, com destaque para o Mo/MCM-41 e o Mo/HZSM-5, que apresentaram as maiores reduções das energias de ativação (Ea). Tanto no modelo OFW quanto no KAS, as metodologias usadas se mostraram adequadas (R2 > 0,9). Foram calculados também os parâmetros termodinâmicos (A, ΔH, ΔG e ΔS) nas reações de degradação térmica e termocatalítica do óleo de girassol, nos quais podemos destacar o ΔH>0, indicando que se trata de uma reação endotérmica e o ΔG>0, correspondendo a uma reação não espontânea. Os resultados do estudo cinético também foram utilizados como base para as reações de pirólise térmica e catalítica. No processo de pirólise os percentuais de hidrocarbonetos formados foram os seguintes: na pirólise térmica obtevese 16%, nas pirólises catalíticas os percentuais de formação hidrocarbonetos foram 28% (MCM-41), 16% (Mo/MCM-41), 21% (Co/MCM-41) e 45% (Co-Mo/MCM-41). De acordo com os percentuais de hidrocarbonetos formados, na pirólise térmica 53,2% encontram-se na faixa do Bioquerosene de Aviação e 46,8% na faixa do Diesel Verde. Já nas pirólises catalíticas, a presença dos catalisadores favorecera a desoxigenação dos produtos por reação de descarbonilação, deste modo os catalisadores MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 e Co-Mo/MCM-41 apresentaram 8,6, 0, 0 e 0% na faixa da biogasolina, 29,4, 24,5, 27,5 e 19,4% na faixa do bioquerosene de aviação e 62,0, 75,5, 72,5 e 80,6% na faixa do diesel verde respectivamente. | pt_BR |
dc.identifier.citation | SOUZA, Márcio Cleivo de Morais. Biohidrocarbonetos a partir de processo catalíticos utilizando catalisadores micro e mesoporosos com Co e Mo. Orientador: Amanda Duarte Gondim. 2023. 178f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54865 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Química | pt_BR |
dc.subject | Óleo girassol | pt_BR |
dc.subject | MCM-41 | pt_BR |
dc.subject | HZSM-5 | pt_BR |
dc.subject | Pirólise | pt_BR |
dc.subject | Estudo cinético | pt_BR |
dc.subject | Biohidrocarbonetos | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA | pt_BR |
dc.title | Biohidrocarbonetos a partir de processo catalíticos utilizando catalisadores micro e mesoporosos com Co e Mo | pt_BR |
dc.type | doctoralThesis | pt_BR |
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