Estudo econômico e tecnológico da conversão de glicerol em produtos de maior valor agregado e em energia elétrica utilizando sistemas de células a combustível e processos químicos complementares

• Processo: 16/00847-1
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2017
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2018
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Rafael Nogueira Bonifacio
• Beneficiário: Rafael Nogueira Bonifacio
• Empresa: Nano Orgânica Soluções Científicas e Tecnológicas Ltda. - ME
• Município: São Paulo
• Bolsa(s) vinculada(s): 17/04711-0 - Estudo econômico e tecnológico da conversão de glicerol em produtos de maior valor agregado e em energia elétrica utilizando sistemas de células a combustível e processos químicos complementares, BP.PIPE
• Assunto(s): Síntese química Compostos orgânicos Subprodutos agrícolas Glicerol Células de combustível Geração de energia elétrica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: célula a combustível | Conjunto membrana eletrodo | Energia Elétrica | glicerol | síntese eletroquímica | Síntese Química | Produção de compostos orgânicos

Resumo

A incorporação obrigatória (lei 11.097/2005) do biodiesel ao diesel derivado de petróleo, em proporções cada vez maiores, tem resultado na produção de grande quantidade de glicerol, que é um subproduto do processo. Essa grande oferta de glicerol tem diminuído seu valor de mercado e, segundo projeções, vai continuar diminuindo devido ao aumento de sua produção (como subproduto). Por isso o desenvolvimento de produtos a partir do glicerol constitui-se em uma oportunidade de pesquisa com alto potencial de aplicação industrial, já que a viabilidade econômica está bastante favorecida pelo custo dessa matéria-prima. O estudo de eletrocatalisadores (ECs) para a oxidação do glicerol em vem sendo feito por meio de técnicas como voltametria cíclica e cronoamperometria, ambas a temperatura ambiente, e por meio de curvas de polarização em células a combustível, realizadas em geral a 80°C. Nessas condições alguns produtos já foram obtidos em função do ECs utilizados. Porém, é possível a variação de parâmetros de processo como potencial, temperatura, tempo de residência, pressão e pH resultem na formação de diferentes produtos com um mesmo EC, o que não tem sido avaliado nos experimentos de bancada. Também não é usual que publicações científicas apresentem estudos de viabilidade econômica da produção e comercialização desses produtos, sendo necessária a obtenção de tais informações. Assim, o que se pretende nesse projeto é estudar os produtos formados durante a oxidação eletroquímica do glicerol em célula a combustível em função das variáveis de processo utilizadas e verificar a viabilidade econômica de produzi-los em escala. No PIPE 1 pretende-se avaliar se, com o uso de um mesmo catalisador, a modificação das variáveis de processo modificam o produto obtido ou apenas influenciam as taxas de conversão do glicerol no(s) mesmo(s) produto(s). Para isso ECs Pt/C, Pd/C e PtRu/C serão utilizados no preparo de MEAs que serão utilizados na oxidação do glicerol em PEMFC para identificar os produtos formados a potenciais, temperaturas e tempos de residência específicos. Na sequência serão estimados os custos de produção em escala e verificada a viabilidade econômica de se comercializar cada um deles. Eventualmente poderão ser estudadas variações de pH, de pressão e reações químicas complementares a fim de converter os produtos obtidos em outros economicamente mais viáveis. Além da matéria-prima de baixo custo, o uso de célula a combustível como "reator" tem a vantagem de gerar eletricidade durante a reação, o que aumenta a viabilidade econômica do processo. Em função dos resultados do PIPE 1, outros ECs poderão ser avaliados no PIPE 2 com estudos de ligas, materiais suporte e estruturas core-shell, conforme a conveniência. No PIPE 1, devido ao curto tempo para obter as respostas sobre o efeito das variáveis de processo nos produtos formados, pretende-se utilizar ECs adquiridos comercialmente. Difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão, voltametria cíclica e cronoamperometria estão entre as técnicas que poderão ser utilizadas para caracterizar os ECs adquiridos. Os experimentos de oxidação do glicerol em célula a combustível serão realizados com a variação de parâmetros proposta e os produtos obtidos em cada condição serão determinados por FTIR (AU)