Synthesis of activated carbon from sugarcane bagasse using blends of hydroxides for maximizing reaction targeted at obtaining hydrogen peroxide

Autor(es)

Porto, Tulio Pinheiro ; Lourenco, Julio Cesar ; Nogueira, Beatriz ; de Moraes, Nicolas Perciani ; Souto, Robson da Silva ; Siqueira, Adriano Francisco ; Rodrigues, Liana Alvares ; Lanza, Marcos Roberto de Vasconcelos ; Rocha, Robson da Silva

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: BIOMASS & BIOENERGY; v. 191, p. 11-pg., 2024-10-18.

Resumo

This study investigates the potential reutilization of sugarcane bagasse (SCB) - a highly abundant residue generated from the sugar and ethanol industries. Activated carbon (AC) with optimized selectivity toward hydrogen peroxide (H2O2) electrogeneration was obtained by applying a customized process that involved the impregnation of the residue with KOH and NaOH and thermal activation. To optimize the properties of the AC, the following synthesis parameters were evaluated: proportion of KOH/NaOH used in the impregnation process, activation temperature, holding time (of the activation temperature), and concentration of activating solution. The optimized condition obtained was NaOH at 10 %m/v, activation temperature of 650 degrees C, and holding time of 60 min; this condition was found to be more sustainable than that of the traditional processes employed in obtaining black carbon. The near-optimal condition generated an AC with outstanding wettability, high amount of oxygenated groups on the surface, and a surface area of 121.2 m2 g- 1, with good theoretical selectivity toward H2O2 electrogeneration (90 % at -0.4 vs. RHE) and an onset potential of +0.3 vs RHE. Our findings show that the SCB-derived AC material could be used as an environmentally friendly and economical alternative to conventional petroleum-derived carbon materials commonly used in H2O2 electrogeneration and as a support material for other active materials. The study shows that the precise equilibrium of the physical attributes of the carbon material and the chemical composition of its surface, influenced by the activation process, are key factors that affect catalytic efficiency in the in situ electrogeneration of H2O2. (AU)

• Processo FAPESP: 21/12053-8 - Uso de lodo de tratamento de esgoto na síntese de carbono ativo modificado com óxidos nano estruturados (Ce, Nb, Ta, e Pd ) e sua aplicação na geração eletroquímica de peróxido de hidrogênio
• Beneficiário: Julio César Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/04230-2 - Potencializando a geração eletroquímica de H2O2 a partir de carbono ativado derivado de resíduos usando modificação de catalisador com Pd e Pt
• Beneficiário: Julio César Lourenço
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 22/12895-1 - Processos avançados para a degradação de poluentes emergentes: materiais catalíticos, sensores eletroanalíticos e divulgação científica
• Beneficiário: Marcos Roberto de Vasconcelos Lanza
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 23/07750-7 - Uso do bagaço de cana-de-açúcar na síntese de carbono ativo para estudo da geração de peróxido de hidrogênio
• Beneficiário: Beatriz Nogueira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Processo FAPESP: 22/04058-2 - Degradação fotoeletrocatalítica de poluentes (bisfenol-A, sulfamerazina e 2,4-D) utilizando H2O2 eletrogerado em matrizes carbonosas obtidas de fontes sustentáveis
• Beneficiário: Nicolas Perciani de Moraes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/12207-0 - Novo reator eletroquímico e uso de biomassa para obtenção de carbono ativo: novos processos para geração de peróxido de hidrogênio
• Beneficiário: Robson da Silva Rocha
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 21/14194-8 - Produção e caracterização de nanocompositos metal-grafeno ou óxido de grafeno visando a produção eletrocatalítica de peróxido de hidrogênio: uma aplicação à degradação de disruptores endócrinos por processos eletroquímicos oxidativos avançados
• Beneficiário: Guilherme Vilalba Fortunato
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Pós-Doutorado