Preparação e caracterização de catalisadores heterogêneos usando como template nanocelulose

Abstract

O crescente interesse na utilização de fontes renováveis para o desenvolvimento de novos materiais, a biomassa lignocelulósica tem se destacado diante de sua versatilidade, renovabilidade e sustentabilidade. Assim, este trabalho teve como objetivo preparar e caracterizar novos nanocatalisadores heterogêneos de óxidos simples e mistos, com controle de tamanho, usando como template a celulose. Com a finalidade de acompanhar as pesquisas e desenvolvimento na área, gerar conhecimento e subsidiar planos e decisões, foi realizado dois estudos prospectivos, um com ênfase em nanocelulose e catálise e o outro sobre biogás com ênfase em gás de síntese (syngas), apresentado sob duas perspectivas: indicadores tecnológicos baseados em documentos patentários e artigos científicos indexados. Na síntese dos materiais, o template utilizado foi a celulose microcristalina (CMC), hidrolisada com ácido 12- tungstofosfórico hidratado (HPW), empregados nos meios aquoso e etanólico, proporcionando a formação da celulose nanocristalina (CNC). Após a obtenção da CNC, foi realizada por meio do método de impregnação úmida a inserção dos sais de Ni2+ e o Zr4+ . Os nano-óxidos inorgânicos, obtidos da calcinação a 600°C da CNC impregnada, foram caracterizados por análise elementar (CHN), fluorescência de raios X (FRX/EDX), análises térmicas (TG/DTG), difração de raios X (DRX) e microscopia eletrônica de Transmissão (MET). Resultados experimentais obtidos por CHN/EDX/TG evidenciaram que quanto maior a concentração de HPW no meio, menor a porcentagem de PW na estrutura, pois deve estar havendo uma dificuldade na interação celulose - PW. De modo geral, através do TG/DTG foi possível observar um aumento na estabilidade térmica da CNC quando comparada a CMC e, por fim, o DRX confirmou a formação de 3 nano óxidos característicos: mistura do WO3 monoclínico e ortorrômbico, NiO e NiWO4. Por meio da equação de Debye-Scherrer foi calculado o tamanho do cristalito de NiO, WO3, 6A-NP-WO3/Ni; 1A-NP-WO3/Ni; 6E-NP-WO3/Ni; 1E-NP-WO3/Ni apresentando o tamanho médio de: 40,1; 35,4; 40,2; 30,1; 44,5; 22,6nm, respectivamente o que está em concordância com as imagens visualizadas no MET. Com a melhor condição reacional obtida para o Ni2+, foi alterado o metal de impregnação para Zn4+, no qual através do MET foi observado partículas nanoméricas aglomeradas. Estes catalisadores foram empregados em um teste preliminar de reforma de biogás, porém os resultados não foram satisfatórios necessitando de outros testes para validação. Assim, o intuito desta aplicação motiva-se por tratados ambientais, crédito de carbono, hidrogênio verde pensando não só nos impactos dos produtos, mas também do processo, visto a importância da catálise neste contexto.