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Título: Descarboxilação redutiva catalisada por níquel para produção de biocombustíveis drop-in
Autor(es): Silva, Maria do Socorro Bezerra da
Orientador: Gondim, Amanda Duarte
Palavras-chave: Química;Ácidos graxos;Descarboxilação;Catalisador metálico;Biocombustíveis drop-in
Data do documento: 27-Mai-2022
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Referência: SILVA, Maria do Socorro Bezerra da. Descarboxilação redutiva catalisada por níquel para produção de biocombustíveis drop-in. 2022. 78f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022.
Resumo: Os biocombustíveis drop-in surgem como alternativas aos derivados de petróleo para reduzir as emissões de CO2 na atmosfera, contribuindo com a transição energética para uma economia de baixo carbono. Esses combustíveis são formados por uma mistura de hidrocarbonetos renováveis que podem ser obtidos a partir da desoxigenação de biomassa. Atualmente, o hidrotratamento é o principal processo aplicado para esse fim, no entanto, o emprego de as altas temperaturas e o consumo de gás hidrogênio tornam a busca por outros métodos desejável. Nesse sentido, o presente trabalho se propôs a desenvolver uma metodologia para desoxigenação de ácidos graxos, sob condições brandas, utilizando um complexo de níquel como catalisador e um silano de baixo custo como fonte alternativa de hidrogênio. Para tanto, os ácidos graxos foram convertidos em ésteres redox-ativos e foi desenvolvido um estudo de otimização utilizando o éster do ácido láurico como composto modelo. Foram investigados diferentes parâmetros do sistema e após 175 reações foi possível encontrar o melhor conjunto de condições reacionais, que permitiu realizar a descarboxilação do éster láurico a 40°C, em atmosfera aberta e sem necessidade de reatores específicos. O escopo do método foi estendido para converter ésteres derivados de outros ácidos graxos, inclusive uma mistura sintética entre eles, e os resultados obtidos por CG-DIC indicaram a produção de hidrocarbonetos na faixa do diesel verde e bioquerosene de aviação com alta seletividade e rendimentos entre 33 e 67%, sob condições livres de gás hidrogênio. Por fim, a aplicação o método em reações one-pot também se mostrou satisfatória para converter diretamente alguns dos ácidos graxos testados, indicando que uma etapa de isolamento dos ésteres poderia ser dispensada, aumentando a eficiência do protocolo desenvolvido.
Abstract: Drop-in biofuels emerge as alternatives to petroleum derivatives to reduce CO2 emissions into the atmosphere, contributing to energy transition to a low carbon economy. These fuels are formed by mixture of renewable hydrocarbons that can be obtained from deoxygenation of biomass. Currently, hydrotreatment is main process applied for this purpose, however, use of high temperatures and consumption of hydrogen gas is desirable look for other methods. For this, the present work proposed to develop methodology for deoxygenation of fatty acids, under mild conditions, using nickel complex as catalyst and low-cost silane as alternative source of hydrogen. Therefore, fatty acids were converted into redox-active esters and optimization study was carried out using lauric acid ester as model compound. Different parameters of system were investigated and after 175 reactions it was possible to find best set of reaction conditions, which allowed the decarboxylation of lauric ester to be carried out at 40°C, in open atmosphere and without specific reactors. The scope of method was extended to convert esters derived from other fatty acids, including synthetic mixture, and results obtained by GC-FID indicated production of hydrocarbons in range of green diesel and aviation biokerosene with high selectivity and yields 33-67%, under free-hydrogen conditions. Finally, application of method in one-pot reactions was satisfactory to directly convert some of tested fatty acids, indicating that ester isolation step could be dispensed, increasing efficiency of developed protocol.
URI: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49236
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