Descarboxilação fotocatalítica de ácidos graxos para produção de biocombustíveis drop-in

dc.contributor.advisorGondim, Amanda Duarte
dc.contributor.advisor-co1Cavalcanti, Livia Nunes
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4902766144157822pt_BR
dc.contributor.advisorIDhttps://orcid.org/0000-0001-6202-572Xpt_BR
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6738828245487480pt_BR
dc.contributor.authorAzevedo, Amanda Medeiros de
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-9141-5775pt_BR
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3954098611759540pt_BR
dc.contributor.referees1Araújo, Aruzza Mabel de Morais
dc.contributor.referees2Huitle, Carlos Alberto Martinez
dc.contributor.referees3Santos, Nataly Albuquerque dos
dc.date.accessioned2024-04-04T00:15:02Z
dc.date.available2024-04-04T00:15:02Z
dc.date.issued2023-10-23
dc.description.abstractThe growing concern about the progression of global warming effects caused by greenhouse gas emissions (GHG) over the years has sparked interest in diversifying the energy matrix. In this context, there has been an increased demand to produce drop-in biofuels, chemically identical to fossil fuels, to reduce dependence on non-renewable resources and mitigate CO2 emissions. To create a mixture of renewable hydrocarbons compatible with engine structures, the biomass used needs to undergo deoxygenation processes, such as thermo-catalytic ones. However, existing methodologies have some operational limitations such as high temperatures, high hydrogen gas pressures, and the need for specific reactors. In this sense, the present work proposes the development of a selective photocatalytic method for deoxygenating fatty acids from vegetable oils at room temperature, in a metal-free process without the use of hydrogen gas, employing an organic photocatalyst. The reaction was optimized for lauric acid (C12:0), found in various vegetable oils, yielding up to 80% conversion to alkanes with trace amounts of corresponding aldehyde and alcohol. The reactions were monitored by GC-MS and GC-FID, and the parameters evaluated included photocatalyst, hydrogen transfer agent, base, stoichiometry, solvent, reaction concentration, light source, and reaction time. In control experiments, the atmosphere played a crucial role. The use of oxygen gas promoted the formation of oxygenated products, while the use of inert gases favored alkane production. Subsequently, the reaction scope was expanded to include other pure fatty acids, resulting in a reduced proportion of oxygenated products and the formation of hydrocarbons in the range of aviation bio-kerosene and green diesel, with conversions ranging from 30% to 90%. Finally, the photocatalytic system proved highly efficient when applied to a mixture of fatty acids obtained from Licuri oil hydrolysis, yielding a mixture of alkanes (C9-C17) with a conversion rate of >90%. The analysis of the operational cost of the process determined that the expenditure associated with the energy required for the execution of a reaction is R$ 11.90. Thus, this new method emerges as a viable alternative to existing deoxygenation processes, enabling the production of drop-in biofuels gently with selective formation of Cn-1 hydrocarbons.pt_BR
dc.description.resumoA crescente preocupação com a progressão dos efeitos do aquecimento global causado pela emissão de gases de efeito estufa (GEE) ao longo dos anos tem despertado o interesse em diversificar a matriz energética. Neste contexto, houve um crescimento na procura de produção de biocombustíveis drop-in, quimicamente idênticos aos combustíveis fósseis, de forma a reduzir a dependência de recursos não renováveis e mitigar as emissões de CO2. Para formar a mistura de hidrocarbonetos renováveis, compatível com a estrutura dos motores, as biomassas a serem utilizadas precisam passar por processos de desoxigenação, como os termocatalíticos. No entanto, as metodologias existentes apresentam algumas limitações operacionais como elevadas temperaturas, altas pressões de gás hidrogênio e a necessidade de reatores específicos. Nesse sentido, o presente trabalho propõe o desenvolvimento de um método fotocatalítico seletivo para desoxigenar ácidos graxos de óleos vegetais à temperatura ambiente, em um processo livre de metais e sem o uso de gás hidrogênio, utilizando um fotocatalisador orgânico. Para isso, foi otimizada a reação para o ácido láurico (C12:0), presente em vários óleos vegetais, alcançando rendimentos de até 80% na formação do alcano com quantidades traços do aldeído e do álcool correspondentes. As reações foram acompanhadas por CG-EM e CG-DIC e os parâmetros avaliados foram fotocatalisador, transferidor de hidrogênio, base, estequiometrias, solvente, concentração da reação, fonte de luz e tempo reacional. Nos experimentos de controle, a atmosfera teve um papel fundamental. A utilização de gás oxigênio promoveu a formação de produtos oxigenados, enquanto o uso de gases inertes favoreceu a produção do alcano. Em seguida, o escopo reacional foi estendido para outros ácidos graxos puros, resultando em uma proporção reduzida de produtos oxigenados e na formação de hidrocarbonetos na faixa de bioquerosene de aviação e diesel verde a partir de conversões que variaram de 30% a 90%. Por fim, o sistema fotocatalítico mostrou-se bastante eficiente quando aplicado a uma mistura de ácidos graxos obtida a partir da hidrólise do óleo de Licuri, obtendo uma mistura de alcanos (C9-C17) a partir de uma conversão >90%. A análise do custo operacional do processo determinou que o gasto associado à energia para execução de uma reação é de R$ 11,90. Dessa forma, este novo método surge como uma alternativa viável aos processos de desoxigenação existentes, permitindo a produção de biocombustíveis drop-in de forma branda com formação seletiva de hidrocarbonetos Cn-1.pt_BR
dc.identifier.citationAZEVEDO, Amanda Medeiros de. Descarboxilação fotocatalítica de ácidos graxos para produção de biocombustíveis drop-in. Orientadora: Dra. Amanda Duarte Gondim. 2023. 88f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58011
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 Abertopt_BR
dc.subjectQuímicapt_BR
dc.subjectBiocombustíveispt_BR
dc.subjectFotocatálisept_BR
dc.subjectDescarboxilaçãopt_BR
dc.subjectÁcidos graxospt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICApt_BR
dc.titleDescarboxilação fotocatalítica de ácidos graxos para produção de biocombustíveis drop-inpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR

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