Obtenção de catalisadores automotivos usando como matéria-prima resíduos sólidos inorgânicos com alto percentual de cobre oriundos das indústrias de metalurgia, usinagem e fundição: fase II

• Processo: 18/23360-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pesquisa Inovativa em Pequenas Empresas - PIPE
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2018
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2020
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Acordo de Cooperação: FINEP - PIPE/PAPPE Subvenção
• Pesquisador responsável: Adriano de Vasconcellos
• Beneficiário: Adriano de Vasconcellos
• Empresa: AGA Consultoria e Desenvolvimento de Projetos Técnico-Científicos Ltda. - ME
• CNAE: Pesquisa e desenvolvimento experimental em ciências físicas e naturais
• Vinculado ao auxílio: 17/25756-1 - Obtenção de catalisadores automotivos usando como matéria-prima resíduos sólidos inorgânicos com alto percentual de cobre oriundos das indústrias de metalurgia, usinagem e fundição: fase II, AP.PIPE
• Assunto(s): Cobre Catalisadores Resíduos sólidos Terras raras Metais de transição Peneira molecular Termogravimetria Indústria automobilística Indústria metalúrgica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Catalisadores automotivos para redução de NOx | Novas rotas sintéticas de baixo custo para obtenção de zeólitas | Testes do conversor catalítico em motor de bancada | Transformação de resíduos sólidos em peneiras moleculares | Tratamento inovador de resíduos sólidos da indústria de ligas de cobre | Zeólitas com estruturas cristalográficas mistas contendo cobre | Ciência de materiais e catálise

Resumo

O processo de fabricação dos conversores catalíticos automotivos representa um grande desafio aos fabricantes de catalisadores, montadoras automobilísticas e empresas que atuam no mercado de reposição. As principais espécies catalíticas depositadas nas matrizes cerâmicas são os metais preciosos ródio (Rh), paládio (Pd) e platina (Pt), considerados "comodities" com preços negociados em bolsa de valores sujeitos as drásticas oscilações, podendo-se ultrapassar 300% em um único mês. A colmeia cerâmica com os metais depositados é o segundo item mais custoso, considerando-se peça por peça na linha de montagem. Nesse contexto é imperativo o desenvolvimento de catalisadores alternativos mais efetivos e com custos menores. Isto posto, a empresa AGA propõe validar um novo conversor catalítico a base de peneiras moleculares sintetizadas com resíduos sólidos industriais provenientes da indústria de metalurgia e fundição. Os fundamentos e a viabilidade catalítica dessa tecnologia já foram comprovados na fase I do projeto PIPE. Nessa fase II do PIPE objetiva-se a otimização do processo para moldá-lo às condições de uso efetivo na indústria automotiva, porém com vantagens tecnológicas em relação aos atuais catalisadores disponíveis no mercado. Para isso, serão incorporados óxidos de terras raras e metais de transição (coquetéis), visando otimizar a baixa eficiência catalítica dos catalisadores atuais em temperatura de "light-off", temperatura na qual todo o conjunto catalítico ainda está frio, e simultaneamente apresentar resistência a altas temperaturas (800-900°C) utilizando-se ensaios de calcinação e análises termogravimétricas. A outra etapa determinante do projeto é a deposição das peneiras moleculares ativas para reações redox nas colmeias cerâmicas empregando-se os métodos via "lama" ou impregnação, seguindo um protocolo pré-estabelecido: preparo da "lama" de recobrimento, avaliação de propriedades físico-químicas (viscosidade e pH) e deposição. Por fim, o conjunto completo (suporte cerâmico + "coquetel" catalítico depositado) será validado e homologado em motores de bancada visando atingir os parâmetros estabelecidos nas normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), especificamente as normas ABNT NBR6601 e ABNT NBR12026 que regulamenta os níveis de gases emitidos como o CO, NOx e hidrocarbonetos. Os testes serão realizados simulando condições reais de uso em oscilações transitórias de temperatura (150-1000ºC) e diferentes concentrações dos gases de combustão. Os dados coletados serão quantificados e comparados com os valores padrões estabelecidos na regulamentação P7 do PROCONVE (Programa de controle da poluição do Ar dos Veículos Automotores), órgão credenciado pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) para o controle da poluição atmosférica proveniente da frota veicular. Serão realizados testes de durabilidade e estabilidade térmica com o objetivo de atingir os requisitos de normas EPA (Environmental Protection Agency) e ABNT. Espera-se que seja desenvolvido um produto com inovação tecnológica e valor econômico agregado, e bastante eficaz no controle de emissões de poluentes de sistemas de exaustão, e cuja vantagem competitiva se deve ao fato de que os metais nobres (Rh, Pd e Pt) que são responsáveis pelo alto custo dos atuais catalisadores terem um papel secundário nessa nova tecnologia. (AU)