Catalisadores tipo perovskitas aplicados no acoplamento oxidativo do metano gerado no tratamento de águas residuárias

Resumo

O aproveitamento do metano, gerado no tratamento de águas residuárias, via acoplamento oxidativo (AOM), no qual ocorre a conversão direta em eteno, elimina a etapa de formação do gás de síntese e a conversão do mesmo em metanol seguida de desidratação a eteno. Na conversão indireta, a maior parte do capital investido está associada com a geração de gás de síntese, o que torna o acoplamento oxidativo economicamente atraente. Eteno é a mais simples das olefinas e é um produto base produção de polietileno, PVC e EVA. Sua produção comercial é um processo já estabelecido, porém é dependente de matéria prima de origem fóssil. Assim, considerando o tratamento de águas residuárias como uma fonte de metano e a possibilidade de se converter diretamente metano em hidrocarbonetos C2, o presente projeto tem por objetivo: "Produção de hidrocarbonetos C2 via acoplamento oxidativo do metano gerado no tratamento de águas residuárias". Esta reação, que necessita de temperaturas na faixa de 680-830°C, consiste de 3 etapas principais: ativação heterogênea do metano, levando a formação de radicais metila, seguida de acoplamento dos radicais metila para formar etano e da desidrogenação deste a eteno. MgO promovido com terras raras (La, Ce, Nd, Eu e Yb) foi avaliado na reação de AOM e mostrou atividade e seletividade catalítica. La2O3 é ativo para o AOM devido à sua habilidade em gerar centros O2- e pela reação entre oxigênio gasoso e vacâncias de oxigênio na superfície. CeO2 possui excelentes propriedades redox devido à fácil redução de Ce4+ a Ce3+ associada à formação de vacâncias de oxigênio na rede cristalina. Uma superfície catalítica com uma maior quantidade de vacâncias de oxigênio promove a adsorção e ativação de oxigênio molecular, favorecendo a ativação de metano a metila. Catalisadores ativos devem promover a geração e a recombinação do radical metila. Óxidos do tipo perovskitas (ABO3) são promissores por permitirem a criação de defeitos eletrônicos e vacâncias de oxigênio pela substituição do cátions A ou B. Considerando também a estabilidade térmica da estrutura da perovskita, bem como resultados promissores com os óxidos CeO2, La2O3 e MgO na AOM, o presente projeto propõe o estudo e aplicação de catalisadores La1-xCexTi1-yMgyO3, bem como a mistura de óxidos em diferentes proporções na reação de acoplamento oxidativo do metano, de modo a avaliar sua atividade e o efeito da dopagem na formação de hidrocarbonetos C2. (AU)