Preparação, caracterização e aplicação de catalisador produzido a partir de resíduo da gaseificação de biomassa

Trabalho de conclusão de curso (graduação)—Universidade de Brasília, Curso de Química Tecnológica, 2016.A integração entre tecnologias sustentáveis de produção de energia tem sido fundamental para sua difusão. Além disso, à diversificação da matéria-prima, como a utilização de biomassa, vem trazendo novas perspectivas quanto à produção de energia renovável. Os biocombustíveis por sua vez fazem parte de um setor importante nesse contexto, principalmente os derivados de biomassa que apresentam efeito significativo na redução das emissões de gases do efeito estufa (GEE). Os processos de conversão de biomassa compreendem três nichos, dentre eles: processos físicos, processos bioquímicos e processos termoquímicos. Assim as características da biomassa serão essenciais para definir qual a melhor rota a ser seguida. Os processos termoquímicos vêm ganhando espaço, em específico a gaseificação (produção de gás de síntese) que tem grande potencial energético e com diversas aplicações, desde energia elétrica até na síntese de compostos com maior valor agregado. Desse processo é gerado o alcatrão, subproduto constituído essencialmente por hidrocarbonetos policíclicos aromáticos. Reduzir ou remover o alcatrão é importante para a obtenção de um processo mais eficiente e um gás mais limpo. Uma forma de gerenciar esse resíduo proporcionando sua reutilização é a aplicação em outro processo termoquímico que propicie obtenção de mais produtos de valor agregado. Dessa forma, fez-se o craqueamento térmico do alcatrão obtendo uma fase líquida (bio-óleo) e uma fase sólida (carvão). O carvão foi então sulfonado e aplicado em reações de esterificação e transesterificação para a produção de biodiesel. O processo de sulfonação foi efetivo, fato evidenciado pelas análises de IV e elementar (aumento de 0,17 para 10,28% d e enxofre) comprovando a inserção de grupos SO3H. Quanto à aplicação, foram obtidas conversões de 100% para ambas as reações de esterificação e transesterificação para os dois álcoois testados, etanol e metanol. O catalisador proporcionou grande atividade frente aos materiais graxos testados e tem grande potencial para escalonamento e aplicação industrial.The integration between sustainable technologies of energy production has been fundamental for its diffusion. In addition, the diversification of the feedstock, such as the use of biomass, has brought new perspectives on the production of renewable energy. Biofuels are part of an important sector in this context, mainly biomass derivatives that have a significant effect on the reduction of greenhouse gas (GHG) emissions. The biomass conversion processes comprise three niches, among them: physical processes, biochemical processes and thermochemical processes. Thus the biomass characteristics will be essential to define the best route to be followed. The thermochemical processes are gaining space, in particular the gasification (synthesis gas production) that has great energetic potential and several applications, from electrical energy to the synthesis of compounds with higher added value. This process generates tar, a by-product consisting essentially of polycyclic aromatic hydrocarbons. Reducing or removing tar is important for getting a more efficient process and a cleaner gas. One way to manage this waste by reusing it is to apply it in another thermo-chemical process that allows obtaining more value-added products. In this way, it was made the thermal cracking of the tar obtaining a liquid phase (bio-oil) and a solid phase (coal). The coal was then sulfonated and applied in esterification and transesterification reactions for the production of biodiesel. The sulfonation process was effective, evidenced by the FTIR and elemental analysis (increase of 0.17 to 10.28% of sulfur), confirming the insertion of SO3H groups. As regards the application, 100% conversions were obtained for both the esterification and transesterification reactions for the two alcohols tested, ethanol and methanol. The catalyst provided great activity against the tested fatty materials and has great potential for scale up and industrial use