Conversão catalítica de biogás em compostos químicos

• Processo: 24/04540-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de julho de 2028
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Processos Industriais de Engenharia Química
• Pesquisador responsável: Elisabete Moreira Assaf
• Beneficiário: Gabriel de Freitas Lopes
• Instituição Sede: Instituto de Química de São Carlos (IQSC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 22/10615-1 - Consolidação do conceito de biorrefinaria aplicado ao tratamento biológico de águas residuárias e de resíduos sólidos, AP.TEM
• Assunto(s): Catálise heterogênea Ácido acético Biogás Catalisadores Compostos químicos Gás de síntese
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: ácido acético | Biogás | catalisadores | catálise heterogênea | compostos químicos | gas de sintese | Catálise Heterogênea

Resumo

O biogás produzido a partir da decomposição anaeróbia é uma fonte significativa de dióxido de carbono e metano, que são gases de efeito estufa. Assim, há a necessidade de diminuir as concentrações atmosféricas de ambos compostos químicos. Dessa forma, o biogás pode servir como matéria-prima para a geração de combustíveis e outros produtos químicos úteis, o que também pode contribuir para a redução de suas emissões. Diferentes rotas para a transformação de CO2 e CH4 em produtos químicos de interesse comercial vêm sendo avaliadas. Entre elas, encontra-se a transformação de CH4 e CO2 em gás de síntese, em hidrogênio, em ácido acético. O ácido acético é utilizado na produção de acetatos, anidridos, acrilatos, ácidos orgânicos, no processamento de alimentos, dentre outras aplicações. Ele pode ser produzido pela carbonilação de metanol, entretanto, neste processo, o monóxido de carbono e o metanol são obtidos a partir de gás natural e de gás de síntese, respectivamente. Assim, a produção de ácido acético através da reação entre o CH4 e CO2 é uma alternativa de grande interesse, visto que reduz diversas etapas de síntese. Esta é uma rota com eficiência atômica, mas com limitações termodinâmicas que devem ser superadas pelo uso de um sistema catalítico eficiente para ativar as duas moléculas. Muitos tipos de sítios ativos são sugeridos para a ativação de CH4 e CO2. Apesar dos avanços significativos nesta área, a conversão simultânea de CH4 e CO2 e a estabilidade do catalisador em condições reacionais ainda são desafios a serem superados. Para tanto, é fundamental que se avance no conhecimento dos sítios ativos que participam de cada etapa reacional. Neste sentido, caracterizações in situ dos sítios ativos poderiam contribuir para o esclarecimento da relação entre as propriedades dos catalisadores e o mecanismo da reação. O objetivo do presente projeto é investigar a conversão catalítica de biogás em ácido acético ou em outros compostos químicos e avançar na compreensão do impacto das propriedades físicas e químicas dos catalisadores e das variáveis operacionais no desempenho catalítico. (AU)