Eletrorefinaria de produtos de alto valor agregado a partir da oxidação eletroquímica da lignina: hidrogênio verde, ácidos carboxílicos e ácido vanílico

dc.contributor.advisorHuitle, Carlos Alberto Martinez
dc.contributor.advisor-co1Santos, Elisama Vieira dos
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-2189-5694pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8117747568545202pt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2485073932883264pt_BR
dc.contributor.authorPaixão, Izaias Campos da
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0358732356401593pt_BR
dc.contributor.referees1Gondim, Amanda Duarte
dc.contributor.referees2Araújo, Danyelle Medeiros de
dc.contributor.referees3Henrique, João Miller de Melo
dc.contributor.referees4Cardozo, Jussara Câmara
dc.date.accessioned2025-01-16T19:15:44Z
dc.date.issued2024-02-07
dc.description.abstractA growing concern for issues related to environmental impacts has intensified the search for technologies in effluent remediation, renewable energies, and sustainable sources of chemical precursors. Electrochemical oxidation for promoting the reforming of organic effluents can be an alternative for obtaining high-value industrial chemical reagents. The main challenges are associated with the high energy cost of oxidative remediation processes, which can be minimized with renewable energy sources such as wind and photovoltaic. In this research, a reactor with a divided flow by an anionic ion exchange membrane was used, separating the anodic and cathodic compartments. As anodic electrodes, the following were used: Nb/BDD (Niobium/Boron-Doped Diamond) and DSA® (Ti/TiO2, RuO2, and IrO2), with a Ni-Fe mesh (Nickel-Iron) as the cathode, were used for remediating synthetic lignin effluents (a residue from the production process). The oxidative cleavage of lignin resulted in the generation of carboxylic acids in the anodic compartment and green hydrogen in the cathodic compartment. Using a BDD electrode, the best results were achieved with the following concentrations under experimental conditions of 0.5 mol L-1 NaOH and J=100 mAcm-2: oxalic acid 86.03 mgL-1, acetic acid 15.67 mg L-1, formic acid 8.64 mg L-1, and vanillic acid 0.6795 mg L-1. With a DSA electrode, electrode coupled to an electrodialysis separation system, the best results were observed: malonic acid 1800 mg L-1, oxalic acid 27 mg L-1, formic acid 0.4 mg L-1 and acetic acid 2.3 mg L-1. The electrodialysis system proved to be efficient in concentrating the acids produced, with efficiency ranging from 45 to 95%. The best results in relation to green hydrogen production were: 2.59 L in experiments with BDD anode under experimental conditions (1 mol L-1 NaOH and J = 100 mAcm-2) and 2.93 L in experiments with DSA anode, under experimental conditions (0.5 mol L-1 NaOH and J = 100 mAcm-2). In this context, the results obtained show that promoting electrorefinery in lignin-based effluents is a viable alternative for obtaining value-added products, such as carboxylic acids widely used in industry and green hydrogen.pt_BR
dc.description.embargo2025-09-16
dc.description.resumoA preocupação com as questões relacionadas aos impactos ambientais vem intensificando as buscas por tecnologias de remediação de efluentes, energias renováveis e de precursores químicos de origem sustentável. A oxidação eletroquímica para promoção da reforma de efluentes orgânicos pode ser uma alternativa para obtenção de reagentes químicos de alto valor industrial. Os principais desafios se relacionam ao alto custo energético dos processos oxidativos de remediação que podem ser minimizados com fontes de energias renováveis como: eólica e fotovoltaica. Nessa pesquisa foi utilizado reator em fluxo dividido por membrana de toca iônica aniônica, separando os compartimentos anódicos e catódicos. Como eletrodos anódicos se usou: Nb/BDD (Diamante Dopado com Boro suportado em Níobio) e DSA® (Ti/TiO2, RuO2 e IrO2), como catódico se usou malha de Ni-Fe, para remediação de efluentes sintéticos de lignina (resíduo do processo produtivo). A clivagem oxidativa da lignina gerou ácidos carboxílicos no compartimento anódico e hidrogênio verde no compartimento catódico. Usando eletrodo de BDD os melhores resultados obtidos foram: Acido oxálico 86,03 mgL-1, ácido acético 15,67 mg L-1, acido formico 8,64 mg L-1 e ácido vanílico 0,6795 mg L1 nas condições experimentais (0,5 mol L-1 NaOH e J=100 mAcm-2). Já nos experiemtos usando eletrodo de DSA acoplado um sistema de separação por eletrodialise observouse como melhores resultados: acido malônico 1800 mg L-1, ácido oxálico 27 mg L-1, ácido fórmico 0,4 mg L-1 e ácido acético 2,3 mg L-1, o sistema de eletrodialise mostrouse eficente na concentração dos acidos produzidos, com eficiência variando entre 45 e 95%. Os melhores resultados em relação a produção de hidrogênio verde foram: 2,59 L nos experiementos com ânodo de BDD condições expereiementais (1mol L-1 NaOH e J=100 mAcm-2) e 2,93 L nos experiementos com ânodo de DSA, nas condiçoes experimenais ( 0,5 mol L-1 NaOH e J=100 mAcm-2). Nesse contexto, os resultados obtidos mostram que promover a eletrorrefinaria em efluentes a base de lignina é uma alternativa viável para obtenção de produtos de valor agregado, como ácidos carboxílicos amplamente utilizados na indústria e hidrogênio verde.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESpt_BR
dc.identifier.citationPAIXÃO, Izaias Campos da. Eletrorefinaria de produtos de alto valor agregado a partir da oxidação eletroquímica da lignina: hidrogênio verde, ácidos carboxílicos e ácido vanílico. Orientador: Dr. Carlos Alberto Matinez Huitle. 2024. 119f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/61266
dc.languagept_BRpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal do Rio Grande do Nortept_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICApt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.subjectEletrorrefinariapt_BR
dc.subjectBiomassapt_BR
dc.subjectOxidação anódica e economia cíclicapt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApt_BR
dc.titleEletrorefinaria de produtos de alto valor agregado a partir da oxidação eletroquímica da lignina: hidrogênio verde, ácidos carboxílicos e ácido vanílicopt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

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