Síntese de catalisadores à base de molibdênio suportado sobre carbono e seu emprego na produção de biocombustíveis hidrocarbônicos por meio do hidroprocessamento de precursores lipídicos

Abstract

Atualmente, a produção e emprego de biocombustíveis hidrocarbônicos têm sido alvo de intensa pesquisa, pois estes podem ser empregados sem modificação nos motores e utilizando a mesma rede de infraestrutura já existente (tanques, bombas, dutos, etc). Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo central a síntese de catalisadores à base de sulfeto de Mo depositado sobre carbonos ativados (CAs) e seu emprego no hidroprocessamento de precursores lipídicos (rota HEFA - hydroprocessed esters and fatty acids). Pela primeira vez, foi realizado um estudo sistemático acerca dos efeitos das condições de síntese sobre as propriedades e a performance dos catalisadores obtidos frente ao hidroprocessamento. Especial atenção foi dada à investigação da influência da composição química da superfície do suporte sobre a dispersão dos metais ativos. Como suporte, foram utilizados três CAs com diferentes graus de oxidação e acidez: (i) um sintetizado via ativação química de casca de coco seca com H3PO4, além de outros dois preparados pela modificação do CA original por meio de (ii) tratamento oxidativo com solução de HNO3 para aumento do teor de grupos superficiais ácidos e de (iii) tratamento térmico em atmosfera redutora de H2 para remoção de grupos funcionais oxigenados (principalmente de grupos ácidos). Catalisadores com elevadas atividades foram obtidos, os quais permitiram uma completa desoxigenação do ácido láurico (um composto modelo) e do óleo de coco, resultando em biocombustíveis constituídos basicamente por n-alcanos. A adição do Ni como agente promotor melhorou a performance do catalisador. O catalisador mais ativo foi obtido por meio de impregnações subsequentes de Mo e Ni pelo método da via úmida sobre o CA não modificado, com a realização apenas de uma etapa intermediária de secagem entre as impregnações e procedendo-se a calcinação até 400 oC. A atividade para hidrodesoxigenação (HDO) verificada foi muito similar àquela apresentada por um catalisador de sulfeto de Mo e Ni depositado sobre alumina empregado pela Petrobras no hidrotratamento (HDT) de derivados de petróleo. Entretanto, este catalisador industrial apresenta um sério empecilho para seu emprego no hidroprocessamento de derivados de biomassa: seu suporte, a alumina é hidrolisada pela água que é produzida em abundância no processo. Por sua vez, suportes de carbono como os utilizados no presente trabalho apresentam elevada resistência química, térmica e mecânica. O trabalho realizado evidencia que os catalisadores preparados têm grande potencial de aplicação, por meio da rota HEFA, para a síntese de biocombustíveis com características similares aos combustíveis de origem fóssil tradicionais, podendo contribuir de forma significativa para a obtenção de uma matriz energética mundial mais sustentável.