Avaliação do desempenho de um catalisador NiYMoXCZ – Al2O3 Sol-gel frente à reação de hidrotratamentos de óleos vegetais

Abstract

RESUMO: A crescente demanda por fontes de energia renovável tem impulsionado o desenvolvimento de rotas catalíticas para a conversão de biomassa em biocombustíveis líquidos. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um catalisador carbetado à base de níquel e molibdênio suportado em alumina sol-gel (Ni-Mo/Al2O3), na produção de hidrocarbonetos a partir de diferentes óleos vegetais por meio de reações de hidrotratamento. Seis óleos foram avaliados: canola, coco, gergelim, girassol, milho e soja. Os ensaios reacionais foram realizados em reator batelada, sob temperaturas entre 360 e 400?°C, com e sem a presença do catalisador. A caracterização do catalisador confirmou a formação de estruturas carbetadas e boa dispersão metálica, com morfologia porosa e partículas nanométricas. Os ensaios reacionais demonstraram aumento significativo na produção de hidrocarbonetos líquidos na presença do catalisador, especialmente entre 380 e 400?°C. A análise cinética, assumindo comportamento de pseudo-ordem zero, permitiu a estimativa das energias de ativação, que variaram entre 26 e 91?kJ/mol. O óleo de coco apresentou comportamento distinto dos demais, provavelmente devido à ocorrência de reações secundárias e formação de produtos voláteis leves. A distribuição dos hidrocarbonetos revelou influência direta da temperatura e da composição dos óleos sobre a seletividade dos produtos. A predominância de frações na faixa de C15-C18 indicou elevado potencial para a produção de diesel verde, enquanto temperaturas mais elevadas favoreceram a formação de frações compatíveis com o querosene de aviação (C8-C16) e gasolina verde (C5-C12). Entre os óleos estudados, o de canola destacou-se para diesel, o de coco para querosene, e o de soja para múltiplas aplicações. Os resultados obtidos confirmam a viabilidade do uso de óleos vegetais como matéria-prima renovável e destacam o catalisador carbetado Ni-Mo/Al?O? como alternativa eficiente para a produção seletiva de combustíveis sustentáveis.

ABSTRACT: The growing demand for renewable energy sources has driven the development of catalytic routes for converting biomass into liquid biofuels. In this context, this work aimed to evaluate the performance of a carbide-based catalyst composed of nickel and molybdenum supported on sol-gel alumina (Ni-Mo/Al?O?) in the production of hydrocarbons from different vegetable oils through hydrotreating reactions. Six oils were investigated: canola, coconut, sesame, sunflower, corn, and soybean. The reactions were conducted in a batch reactor at temperatures between 360 and 400?°C, both in the absence and presence of the catalyst. Catalyst characterization confirmed the formation of carbide phases and good metal dispersion, with a porous morphology and nanometric particles. The hydrotreating experiments showed a significant increase in the production of liquid hydrocarbons in the presence of the catalyst, especially at temperatures between 380 and 400?°C. A simplified kinetic analysis assuming pseudo-zeroorder behavior allowed the estimation of activation energies, which ranged from 26 to 91?kJ/mol. Coconut oil exhibited distinct behavior compared to the others, likely due to secondary reactions and the formation of light volatile products. The hydrocarbon distribution revealed a direct influence of temperature and oil composition on product selectivity. The predominance of fractions in the C15-C18 range indicated high potential for green diesel production, while higher temperatures favored the formation of fractions compatible with aviation kerosene (C8-C16) and green gasoline (C5-C12). Among the oils studied, canola showed the highest potential for diesel, coconut for kerosene, and soybean for multiple applications. The results confirm the feasibility of using vegetable oils as renewable feedstocks and highlight the Ni-Mo/Al?O? carbide catalyst as an efficient alternative for the selective production of sustainable fuels.