Óxidos de Alta Entropia como Novos Catalisadores para Reações de Hidrodesoxigenação da Biomassa

• Processo: 24/20597-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2025
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2029
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Química - Química Inorgânica
• Pesquisador responsável: Daniela Zanchet
• Beneficiário: Eduarda de Castro Flach
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Biocombustíveis Catálise
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: biofuels | Biomass valorization | Catalysis | high entropy materials | high-entropy oxides | hydrodeoxygenation | Inorgânica

Resumo

A crescente demanda global por energia torna essencial o desenvolvimento de novas metodologias para a produção de combustíveis renováveis. A valorização da biomassa surge como uma alternativa sustentável para a geração de energia a partir de materiais orgânicos, sendo a reação de hidrodesoxigenação (HDO) uma etapa crucial nesse processo. A HDO reduz o conteúdo de oxigênio da biomassa, rompendo seletivamente as ligações C-O em uma atmosfera rica em hidrogênio, utilizando catalisadores heterogêneos. A HDO de bio-óleos é essencial para a produção de hidrocarbonetos estáveis, adequados para aplicações como combustíveis. Óxidos de Alta Entropia (HEOs) representam uma classe inovadora de materiais compostos por cinco ou mais elementos principais em proporções equimolares, formando uma matriz de óxido. Catalisadores à base de HEOs têm grande potencial para HDO devido à sua capacidade de combinar diferentes cátions metálicos em uma fase cristalina estável, permitindo ajustes nas propriedades catalíticas, como acidez, basicidade e vacâncias de oxigênio. Apesar de sua alta estabilidade térmica e resistência à sinterização, a aplicação dos HEOs na valorização de biomassa ainda é pouco explorada. Este projeto se concentrará na síntese de catalisadores HEOs de fase única em espinélio para reações de HDO, otimizando sua acidez e redutibilidade por meio de ajustes na composição e pré-tratamentos, com o objetivo de controlar de forma mais eficaz os caminhos catalíticos. Moléculas modelo representativas dos grupos funcionais de derivados de biomassa serão avaliadas, como a acetona, representando os oxigenados contendo cetonas da biomassa. Estudos em escala atômica serão essenciais para entender as propriedades estruturais e eletrônicas dos catalisadores HEO, os sítios ativos e os mecanismos de reação. Os HEOs serão caracterizados por métodos convencionais, bem como por técnicas avançadas in situ e operando, utilizando radiação síncrotron. A Espectroscopia de Absorção de Raios-X (XAS) será uma das principais técnicas empregadas, para investigar a estrutura local, o estado de valência, a desordem e as interações entre os elementos. (AU)