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

• Processo: 17/03623-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de abril de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Elisabete Moreira Assaf
• Beneficiário: Larissa de Bessa Lopes
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 15/06246-7 - Aplicação do conceito de biorrefinaria a estações de tratamento biológico de águas residuárias: o controle da poluição ambiental aliado à recuperação de matéria e energia, AP.TEM
• Assunto(s): Catálise heterogênea Acoplamento oxidativo Perovskita Metano Hidrocarbonetos Biorrefinarias Tratamento de águas residuárias
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: acoplamento oxidativo do metano | Biorefinaria | catalisador heterogêneo | perovskita | tratamento de águas residuárias | Catálise heterogênea

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)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

LOPES, LARISSA B.; VIEIRA, LUIZ H.; ASSAF, JOSE M.; ASSAF, ELISABETE M.. Effect of Mg substitution on LaTi1-xMgxO3+delta catalysts for improving the C2 selectivity of the oxidative coupling of methane. CATALYSIS SCIENCE & TECHNOLOGY, v. 11, n. 1, p. 283-296, JAN 7 2021. (17/03623-0, 15/06246-7, 18/12021-6)

Publicações acadêmicas

(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)

LOPES, Larissa de Bessa. Catalisadores do tipo perovskita La2Ti2O7 substituídos com Sr, Ce e Mg aplicados na reação de acoplamento oxidativo do metano. 2022. Tese de Doutorado - Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Química de São Carlos (IQSC/BT) São Carlos.