Compartilhamento |
![]() ![]() |
Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22832
Tipo do documento: | Dissertação |
Título: | Catalisadores para síntese do butadieno a partir do etanol: composição e o tipo de preparo |
Título(s) alternativo(s): | Catalysts for the synthesis of butadiene from ethanol: composition and type of preparation |
Autor: | Carvalho, Karina Saadi ![]() |
Primeiro orientador: | Zotin, Fátima Maria Zanon |
Segundo orientador: | Appel, Lúcia Gorenstin |
Primeiro membro da banca: | Henriques, Cristiane Assumpção |
Segundo membro da banca: | Soares, João Carlos Serpa |
Terceiro membro da banca: | Chagas, Luciano Honorato |
Resumo: | Há alguns anos, a Indústria Química vem buscando maior sustentabilidade, com destaque para a substituição das matérias-primas fósseis por renováveis na geração de produtos e intermediários químicos. O Brasil é o segundo maior produtor de etanol no mundo, sendo este utilizado principalmente como combustível e aditivo da gasolina. O etanol pode ser considerado uma molécula plataforma diferenciada, pois a partir dele é possível gerar diversos compostos drop-in, em uma etapa reacional usando catalisadores multifuncionais. O butadieno (BD) é uma destas substâncias, e se destaca por ser largamente empregado pela Indústria Automotiva, na produção de vários tipos de materiais com destaque para borrachas sintéticas. Atualmente, esta olefina é produzida como coproduto da produção de etileno a partir do craqueamento de nafta. Assim, a conversão de etanol em butadieno tem atraído o interesse de diversos grupos de pesquisa. De fato, o desafio é desenvolver catalisadores ativos, seletivos e estáveis que viabilizem a produção de butadieno a partir de etanol em escala industrial. Neste contexto, o objetivo deste estudo é comparar o desempenho dos catalisadores ZnTa/SiO2, ZnZr/SiO2 e ZnHf/SiO2 na síntese de butadieno a partir de etanol e também determinar a técnica de preparo de catalisadores que é capaz de gerar os sistemas mais ativos e seletivos a olefina de interesse. Os dois catalisadores mais promissores deste conjunto foram preparados através de diferentes técnicas e foram avaliados por teste catalítico padrão e em isoconversão e caracterizados pelas técnicas de TPD-NH3, TPD-CO2, TPSR-etanol, DRX, UV-Vis e XPS. Os resultados revelam que todos os catalisadores sintetizados são promissores para a reação em questão, especialmente o ZnZr/SiO2 sintetizado a partir da impregnação seca em duas etapas, com calcinação intermediária, que mostra a maior seletividade para butadieno evidenciando que este catalisador apesar de não ser o mais ativo é o mais seletivo ao BD. Foi constatado que o Zn tem papel central nesta síntese, uma vez que minimiza a formação de eteno e promove a geração de BD. Verificou-se que os catalisadores de Hf apresentam átomos isolados, clusters e óxido de Hf, enquanto, que os de Zr clusters e óxido de Zr. Finalmente foi sugerido que a natureza do metal parece mais relevante quanto ao comportamento do catalisador do que a espécies envolvidas. |
Abstract: | For some years now, the Chemical Industry has been seeking greater sustainability, with emphasis on replacing fossil raw materials with renewable ones in the generation of chemical products and intermediates. Brazil is the second largest producer of ethanol in the world, which is mainly used as a fuel and additive to gasoline. Ethanol can be considered a different platform molecule, as from it is possible to generate several drop-in compounds, in a reaction step using multifunctional catalysts.Butadiene (BD) is one of these substances, and stands out for being widely used by the Automotive Industry, in the production of various types of materials, especially synthetic rubbers. Currently, this olefin is produced as a co-product of ethylene production from naphtha cracking. Thus, the conversion of ethanol to butadiene has attracted the interest of several research groups.In fact, the challenge is to develop active, selective and stable catalysts that enable the production of butadiene from ethanol on an industrial scale. In this context, the objective of this study is to compare the performance of ZnTa/SiO2, ZnZr/SiO2 and ZnHf/SiO2 catalysts in the synthesis of butadiene from ethanol and also to determine the catalyst preparation technique that is capable of generating the most active systems and selective to the olefin of interest. The two most promising catalysts in this set were prepared using different techniques and were evaluated by standard and isoconversion catalytic tests and characterized by TPD-NH3, TPD-CO2, TPSR-ethanol, XRD, UV-Vis and XPS techniques. The results reveal that all the synthesized catalysts are promising for the reaction in question, especially the ZnZr/SiO2 synthesized from dry impregnation in two stages, with intermediate calcination, which shows the greatest selectivity for butadiene, showing that this catalyst, despite not being the most active is the most selective to BD. It was found that Zn plays a central role in this synthesis, as it minimizes the formation of ethylene and promotes the generation of BD. It was found that Hf catalysts have isolated atoms, clusters and Hf oxide, while Zr catalysts have clusters and Zr oxide. Finally, it was suggested that the nature of the metal seems more relevant to the behavior of the catalyst than the species involved. |
Palavras-chave: | Ethanol Butadiene Zirconium Zinc Hafnium Catalisadores Etanol Butadieno Zircônio Zinco Háfnio |
Área(s) do CNPq: | ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade do Estado do Rio de Janeiro |
Sigla da instituição: | UERJ |
Departamento: | Centro de Tecnologia e Ciências::Instituto de Química |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Citação: | CARVALHO, Karina Saadi. Catalisadores para síntese do butadieno a partir do etanol: composição e o tipo de preparo. 2023. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Química, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2023. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/22832 |
Data de defesa: | 5-Dez-2023 |
Aparece nas coleções: | Mestrado em Engenharia Química |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Dissertação - Karina Saadi Carvalho - 2023 - Completa.pdf | 1,75 MB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar | |
Termo - Karina Saadi Carvalho - 2023.pdf | 289,41 kB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar Solictar uma cópia | |
CRN - Karina Saadi Carvalho - 2023.pdf | 292,17 kB | Adobe PDF | Baixar/Abrir Pré-Visualizar Solictar uma cópia |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.