PPGQ - Doutorado em Química
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Navegando PPGQ - Doutorado em Química por Autor "Alves, Ana Paula de Melo"
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Tese Biohidrocarbonetos a partir de processo catalíticos utilizando catalisadores micro e mesoporosos com Co e Mo(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-06-20) Souza, Márcio Cleivo de Morais; Gondim, Amanda Duarte; Araújo, Aruzza Mabel de Morais; https://orcid.org/0000-0001-6202-572X; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; http://lattes.cnpq.br/5217796990900286; Araújo, Antonio Souza de; http://lattes.cnpq.br/9770622597949866; Santos, Elisama Vieira dos; Alves, Ana Paula de Melo; Ruiz, Juan Alberto ChavezA busca por novas fontes de energia renováveis vem crescendo em todo o mundo, este crescimento deve-se aos problemas ambientais causados pelo uso excessivo dos combustíveis fosseis que provocam uma série de danos ao meio ambiente. Diante desta problemática o presente trabalho de doutorado tem por objetivo avaliar o uso dos catalisadores microporosos do tipo ZSM-5 e mesoporosos do tipo MCM-41 impregnados com os metais cobalto e molibdênio na produção de biohidrocarbonetos via pirólise rápida do óleo de girassol. Os materiais catalíticos estudados foram caracterizados por análises de Difração de Raio-X (DRX), Fluorescência de Raio-X (FRX), Espectroscopia de Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica por Varredura (MEV) acoplada a Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). As referidas análises indicaram que as estruturas porosas foram formadas com excelência, e se mantiveram após a impregnação dos metais. O óleo de girassol foi caracterizado por análises físico-químicas, tais como: índice de acidez, peróxido, saponificação, refração, ácidos graxos livres e densidade, e posteriormente foi realizado um estudo térmico e cinético da reação de degradação do óleo utilizando-se catalisadores micro e mesoporosos sintetizados, e com base nos modelos cinéticos livres propostos por Ozawa Flynn Wall (OFW) e Kissinger Akahira Sunose (KAS). As análises termogravimétricas (TGA) do óleo girassol e do óleo de girassol com os catalisadores foram realizadas nas taxas de aquecimento (β) de 10, 20, 30 e 40ºC/min, em seguida os dados foram tratados conforme os modelos propostos, obtendo-se assim valores como: energias de ativação (Ea) para as taxas de conversão (α) 5, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90%. Os resultados indicaram que todos os catalisadores testados apresentaram atividade catalítica. Para o óleo de girassol a Ea teve variação de 149,9 a 201,6 KJ/mol, para os catalisadores mesoporosos MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 e Co-Mo/MCM-41 as Ea foram de 121,1 a 143,6, 72,7 a 112,1, 136,5 a 170,6 e 152,2 a 165,4 KJ/mol respectivamente, e para os catalisadores microporosos HZSM-5, Mo/ HZSM-5, Co/ HZSM-5 e Co-Mo/ HZSM-5 as Ea variaram de 119,5 a 153,6, 114,8 a 146,7, 142,9 a 166,4 e 101,5 a 158,0 KJ/mol respectivamente, com destaque para o Mo/MCM-41 e o Mo/HZSM-5, que apresentaram as maiores reduções das energias de ativação (Ea). Tanto no modelo OFW quanto no KAS, as metodologias usadas se mostraram adequadas (R2 > 0,9). Foram calculados também os parâmetros termodinâmicos (A, ΔH, ΔG e ΔS) nas reações de degradação térmica e termocatalítica do óleo de girassol, nos quais podemos destacar o ΔH>0, indicando que se trata de uma reação endotérmica e o ΔG>0, correspondendo a uma reação não espontânea. Os resultados do estudo cinético também foram utilizados como base para as reações de pirólise térmica e catalítica. No processo de pirólise os percentuais de hidrocarbonetos formados foram os seguintes: na pirólise térmica obtevese 16%, nas pirólises catalíticas os percentuais de formação hidrocarbonetos foram 28% (MCM-41), 16% (Mo/MCM-41), 21% (Co/MCM-41) e 45% (Co-Mo/MCM-41). De acordo com os percentuais de hidrocarbonetos formados, na pirólise térmica 53,2% encontram-se na faixa do Bioquerosene de Aviação e 46,8% na faixa do Diesel Verde. Já nas pirólises catalíticas, a presença dos catalisadores favorecera a desoxigenação dos produtos por reação de descarbonilação, deste modo os catalisadores MCM-41, Mo/MCM-41, Co/MCM-41 e Co-Mo/MCM-41 apresentaram 8,6, 0, 0 e 0% na faixa da biogasolina, 29,4, 24,5, 27,5 e 19,4% na faixa do bioquerosene de aviação e 62,0, 75,5, 72,5 e 80,6% na faixa do diesel verde respectivamente.Tese Cinética e pirólise do óleo de licuri (Syagrus coronata) utilizando vermiculita sódica/ácida com óxido de zinco para obtenção de bio-óleo(2019-06-27) Oliveira, João Leonardo Freitas; Gondim, Amanda Duarte; Alves, Ana Paula de Melo; ; ; ; Silva, Djalma Ribeiro da; ; Araújo, Aruzza Mabel de Morais; ; Silva, Edjane Fabiula Buriti da; ; Rodrigues, Meiry Gláucia Freire;A utilização de combustíveis derivados de fontes não renováveis, como o petróleo, nas últimas décadas ocasionou grandes alterações no clima com o aquecimento global. A dependência de fontes de energia fósseis ainda é o grande desafio dos pesquisadores e das novas gerações, em 2015 vários países assinaram o acordo de Paris com metas para a redução de dióxido de carbono, sendo o marco inicial para novas políticas públicas com incentivos para a produção de biocombustíveis em todo o mundo. Neste trabalho, o óleo de licuri (Syagrus coronata) foi utilizado como fonte renovável para a obtenção de bio-óleo rico em hidrocarbonetos, para tanto, a vermiculita sódica e ácida foram utilizadas como catalisadores e suporte catalítico para o óxido de zinco, realizando estudos de conversão e desoxigenação final do óleo. Ao todo foram sintetizados seis catalisadores, óxido de zinco (ZnO), vermiculita sódica suportada com óxido de zinco nas porcentagens em massa de 1 e 6% (VZn1 e VZn6), a vermiculita sódica (V) e vermiculita ácida com 1% e 6% de óxido de zinco, VaZn1 e VaZn6, respectivamente. Os catalisadores em estudo foram caracterizados pelas seguintes técnicas: Difratometria de Raios-X (DRX), Análise Termogravimétrica (TGA), Adsorção/Dessorção de Nitrogênio, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Fluorescência de Raios-X (FRX). Os testes de pirólise para a determinação da energia de ativação foram realizados numa balança termogravimétrica seguindo os modelos cinéticos de Kissinger–Akahira–Sunose (KAS) e Ozawa Flynn-Wall (OFW). A pirólise rápida foi realizada utilizando um pirolisador acoplado ao sistema de injeção de um cromatógrafo a gás com detector de massas (Py-CG/MS) para separação e determinação da composição do bio-óleo. No estudo cinético da pirólise do óleo de licuri, os catalisadores que apresentaram maior atividade catalítica foram a V, VZn1 e VaZn1, apresentando energia de ativação inferior a pirólise térmica do óleo a partir da conversão de 10%. O VZn1 e o VaZn1, apresentaram uma maior atividade para a formação de hidrocarbonetos por desoxigenação do óleo, com hidrocarbonetos formados majoritariamente na faixa do querosene com 53,5% (C11-C16) para o catalisador com a vermiculita sódica e na faixa da gasolina com 39,7% (C5-C10) e diesel 41,8% (C16-C24) com a utilização do VaZn1, mostrando que o óxido de zinco associado a vermiculita apresenta-se como uma alternativa a catalisadores convencionais para estudos na área de pirólise e produção de bio-óleo a partir do óleo de licuri.Tese Síntese, caracterização e avaliação de compostos de Nióbio como catalisadores para o tratamento de águas e reaproveitamento do glicerol(2018-10-19) Batista, Luana Márcia Bezerra; Gondim, Amanda Duarte; Alves, Ana Paula de Melo; ; ; ; Araújo, Antonio Souza de; ; Araújo, Aruzza Mabel de Morais; ; Silva, Edjane Fabiula Buriti da; ; Santos, Nataly Albuquerque dos;O Brasil possui a maior quantidade de reservas de nióbio do planeta, estimadas em aproximadamente 98%. Apesar disso, o interesse do Governo na exploração do mineral é limitado, o que reduziu o conhecimento do país sobre inúmeras aplicações ambientais e tecnológicas dos compostos de nióbio. Assim, estudos voltados para agregar valor ao nióbio e seus compostos são imprescindíveis. Portanto, esta tese avaliou o potencial de diferentes compostos de nióbio nas seguintes aplicações: (I) tratamento de águas e (II) valorização do coproduto da produção do biodiesel (glicerol). Os resultados alcançados foram divididos no formato de artigo em dois capítulos distintos. Primeiramente, foi aplicado o catalisador oxihidróxido de nióbio (NbO2OH) no tratamento de água, por meio da descoloração do corante alaranjado de metila usando a fotocatálise solar. O NbO2OH foi caracterizado por difratometria de raios-X, adsorção e dessorção de N2, espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta visível e ponto de carga zero. As caracterizações elucidaram que o NbO2OH é um material com estrutura amorfa, constituído por ligações Nb-OH e com band-gap igual a 3,6 eV, favorecendo sua aplicação na fotocatálise. A eficiência catalítica do NbO2OH foi avaliada através da variação das concentrações de corante, H2O2, pH e dosagem do NbO2OH. As melhores condições de tratamento foram, 15 mg L-1 do corante, 0,1 M de H2O2, pH = 4,0 e 1 g L-1 de NbO2OH, resultando na completa descoloração do corante após 10 minutos de tratamento. O NbO2OH foi reutilizado e, ao final de cinco ciclos de tratamento, a eficiência continuou inalterada, confirmando sua estabilidade. Depois, catalisadores de nióbio suportados em vermiculita sódica (Nb2O5/V0) e tratada com ácido clorídrico 3 mol L-1 (Nb2O5/V3) foram preparados pelo método de impregnação incipiente. Para comparação também foi sintetizado o Nb2O5. Todos os catalisadores foram caracterizados por adsorção e dessorção de N2, espectroscopia dispersiva de raios-X, difratometria de raios-X, espectroscopia de reflectância difusa na região do ultravioleta visível e espectroscopia Raman. As técnicas de caracterização evidenciaram a presença do Nb2O5 na fase cristalina TT na superfície do suporte V0 e na fase amorfa na superfície do suporte V3. A melhor dispersão do óxido de nióbio foi no suporte V3 (SBET = 464, 5 m2 g -1 ), devido sua maior área específica comparada a V0 (SBET = 0,7 m2 g -1 ). A pirólise rápida do glicerol sob os catalisadores Nb2O5/V0, Nb2O5/V3 e Nb2O5 foi investigada por meio do instrumento Py-GC-MS. Os resultados mostraram alta conversão do glicerol com o Nb2O5 (82,2 %), com maior rendimento para produtos oxigenados, como ácidos (25,1 %), álcoois (19,8 %) e ésteres (23,7 %). Comparativamente, na presença do catalisador Nb2O5/V3, ocorreu maior desoxigenação (CO2 = 6,4 %), não identificando ésteres, e favorecendo ácidos (15,9 %), álcoois (19, 7 %) e aldeídos (10,8 %). O Nb2O5/V0 exerceu a influência mais fraca para todos os produtos identificados, semelhante a pirólise térmica. Os distintos comportamentos catalíticos dos três catalisadores podem ser atribuídos assuas diferentes acidez e propriedades texturais. Os compostos de nióbio estudados são catalisadores promissores para ambas as aplicações realizadas, servindo de estímulo para o desenvolvimento da tecnologia do nióbio no nosso país.