Produção de zeólito em escala piloto a partir de uma fonte alternativa de alumínio e sua aplicação como adsorvente de água para obtenção de etanol anidro

• Processo: 14/22798-7
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de agosto de 2015
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2017
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Rodrigo Altoe
• Beneficiário: Rodrigo Altoe
• Empresa: Produtos Químicos Guaçu Indústria e Comércio Ltda
• Município: Estiva Gerbi
• Pesquisadores principais: Marcos Antonio Santana Andrade Junior
• Assunto(s): Ácido húmico Mineração Alumínio Etanol Adsorção (química) Zeolitas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ácido húmico | Desidratação de etanol | Pressure swing adsorption (PSA) | Resíduo de mineração de Alumínio | Scale-up da síntese de zeólitos 4A e 3A | Temperature swing adsorpiton (TSA) | Química de zeólitos

Resumo

Considerando todo o conhecimento em escala laboratorial adquirido em estudo prévio, bem como o potencial de mercado das peneiras moleculares conhecidas como zeólitos A para a desidratação de etanol e outros fins, o presente projeto propõe o aumento de escala da síntese de zeólito 4A a partir de um resíduo industrial (solução aluminosa-Alcoa, SAA) como fonte de alumínio para produção em escala piloto. Os zeólitos mais empregados em processos de desidratação de etanol por peneiras moleculares são os tipos 3A e 4A, cujos tamanhos de poro correspondem a 3 Å e 4,1 Å, respectivamente. Nestes materiais, as dimensões de poros e a estabilidade estrutural se refletem na propriedade de peneira molecular. Especificamente no caso da desidratação de etanol, a molécula de água (Øágua = 2,8 Å) apresenta dimensão adequada para ser adsorvida nos poros dos zeólitos 3A e 4A, enquanto que o etanol tem diâmetro molecular (ØetOH = 4,4 Å) superior aos tamanhos de poro destas peneiras moleculares. As peneiras moleculares em questão têm capacidade de adsorção de água igual a aproximadamente 22% de sua própria massa. Considerando os aspectos gerais relacionados, os objetivos propostos englobam basicamente quatro pontos fundamentais: ajustar os parâmetros de síntese do zeólito 4A em escala piloto; produzir zeólito 3A a partir do 4A, por meio de troca iônica; suportar o zeólito em um agente aglutinante de modo que o produto final apresente-se como grãos de forma e diâmetros uniformes; e, finalmente, avaliar a eficiência das peneiras moleculares produzidas em procedimentos de desidratação de etanol.A síntese de zeólito 4A será padronizada quanto aos reagentes e solventes industriais a serem empregados e às características referentes às dimensões da planta piloto (reator de aço inox com volume interno de 540 L, provido de sistema de agitação mecânica e aquecimento por banho de óleo, disponível na empresa Produtos Químicos Guaçu Indústria e Comercio Limitada (PQG). Os zeólitos obtidos serão caracterizados quanto à sua cristalinidade, homogeneidade estrutural e composição. As técnicas analíticas empregadas serão difração de raios-X e infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Um procedimento de granulação será padronizado. Adicionalmente, procedimentos de peletização serão testados no Laboratório de Nanocompósitos Poliméricos do Instituto de Macromoléculas (IMA/UFRJ). A eficiência dos zeólitos A obtidos na desidratação de etanol será avaliada através de procedimentos em escala laboratorial e/ou piloto, sendo para este fim desenvolvidos arranjos experimentais na PQG e no Laboratório do Grupo de Peneiras Moleculares e Materiais Micro e Mesoporosos da UNICAMP (GPM3).Ao fim deste projeto, espera-se que os resultados alcançados indiquem condições e procedimentos que levem a obtenção de zeólito A, em escala piloto, padronizado, com elevado grau de pureza, bem como os melhores procedimentos para o processamento deste material, gerando produtos acabados, adequados à comercialização para emprego em processos de desidratação de etanol. (AU)