Produção de hidrocarbonetos renováveis a partir da hidrodesoxigenação do glicerol

Abstract

RESUMO: O glicerol é um derivado do biodiesel que ainda não possui demanda industrial suficiente para consumir toda a produção. Na última década, cresceu o interesse no desenvolvimento de processos voltados à conversão de glicerol em diversos compostos de alto valor agregado, como propanodióis, propanóis, propileno e propano. Dois processos de tratamento de glicerol muito interessantes são a hidrodesoxigenação e a reforma a vapor. Este trabalho tem como foco a hidrodesoxigenação (HDO) do glicerol. Inicia-se com uma análise bibliométrica e revisão da literatura, listando as condições experimentais mais comuns e os catalisadores mais utilizados; são destacados pontos importantes para o desenvolvimento de processos robustos de hidrodesoxigenação do glicerol, como o efeito da acidez e da dispersão de metais nas atividades dos catalisadores, e as consequências da escolha dos solventes e dos métodos de preparação dos catalisadores. Um estudo cinético da HDO do glicerol sobre NiMo2C/Al2O3 e Al2O3 preparados pela técnica sol-gel foi realizado em reator batelada, de 250 ºC a 285 ºC, sob alta concentração de glicerol (95% em massa). As propriedades estruturais e superficiais dos catalisadores foram determinadas por DRX, fisissorção de nitrogênio, MET e dessorção de amônia a temperatura programada. A impregnação da alumina com Ni e Mo e posterior carbetação a 730 ºC aumentou o tamanho dos cristalitos e reduziu a acidez total do catalisador para 1/3 comparada à alumina pura. Todas as reações ajustaram-se bem a um modelo cinético de ordem zero. A estimativa dos fluxos de transporte de massa dos reagentes não sugere nenhuma limitação difusional. Os principais produtos foram propanodióis, etilenoglicol e moléculas de cadeia longa provenientes de reações de oligomerização, como também metano, etano e propano. Nesta faixa de temperatura, os compostos de cadeia longa têm os maiores rendimentos, principalmente em alumina

ABSTRACT: Glycerol is a biodiesel derivative that still does not have enough industrial demands to consume all production. In the last decade, interest has grown in the development of processes aimed at converting glycerol to several high value compounds, such as propanediols, propanols, propylene and propane. Two very interesting glycerol treatment processes are hydrodeoxygenation and steam reforming. This work focuses on the hydrodeoxygenation (HDO) of glycerol. It begins with a bibliometric analysis and literature review, listing the most common experimental conditions and most used catalysts; important points for the development of robust glycerol hydrodeoxygenation processes are highlighted, such as the effect of acidity and metal dispersion on catalysts activities, and the consequences of the choice of solvents and of catalyst preparation methods. A kinetic study of glycerol HDO on NiMo2C/Al2O3 and Al2O3, prepared by sol-gel technique, was carried out in a batch reactor, from 250 ºC to 285 ºC, at high glycerol concentration (95 wt%). Structural and surface properties of the catalysts were determined by XRD, nitrogen physissorption, TEM and NH3- TPD. Impregnation of alumina with Ni and Mo and subsequent carburization at 730 ºC increased crystallite sizes and reduced total acidity of the catalyst to 1/3 that of pure alumina. All reactions were well fitted to a zeroth order kinetic model. Estimation of reagents mass transport rates suggests no diffusion limitation. Main products were propanediols, ethylene glycol and long-chain molecules from oligomerization reactions, as well as methane, ethane and propane. At this temperature range, long- chain compounds have the highest yields, mainly on alumina