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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34843
Tipo: Tese
Título: Avaliação catalítica do óxido de nióbio/óxido de cobre suportados em filossilicatos em reações de pirólise do óleo de cártamo
Autor(es): Souza, Márcio Rodrigo Oliveira de
Primeiro Orientador: Alves , Ana Paula de Melo
Resumo: Catalisadores à base de nióbio têm se destacado por suas propriedades, como seletividade, estabilidade química e alta atividade catalítica, com grande potencial para avanços tecnológicos. O Brasil, sendo líder em reservas de nióbio, torna-se estratégico pesquisa de seus óxidos, como o pentóxido de nióbio, visando melhorias na qualidade de vida. Além disso, a utilização de argilomineral do tipo vermiculita é atraente devido às propriedades superficiais e capacidade de deposição de óxidos metálicos. Neste estudo, o óleo de cártamo foi utilizado como matéria-prima para a produção de subprodutos de alto valor agregado. Para a degradação do óleo de cártamo, foram sintetizados quatro catalisadores: vermiculita (V0), vermiculita ácida (V2A), vermiculita ácida suportada com óxido de nióbio (V2ANb) e vermiculita ácida suportada com óxido de nióbio e óxido de cobre (V2ANbCu). Esses catalisadores foram caracterizados por Difratometria de Raios-X (DRX), Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Fluorescência de Raios-X (FRX) e análises de acidez. A eficácia dos catalisadores foi avaliada através de um processo de pirólise utilizando Termogravimetria (TG). As análises cinéticas foram realizadas empregando modelos isoconversionais, especificamente Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) e Flynn-Wall-Ozawa (FWO). Observou-se que o catalisador V2ANbCu apresentou os menores valores de energia de ativação, com 134,5 kJ mol⁻¹ e 153,10 kJ mol⁻¹ para os modelos FWO e KAS, respectivamente. Os parâmetros termodinâmicos, incluindo entalpia (ΔH), energia livre de Gibbs (ΔG) e entropia (ΔS), foram calculados com base nos valores de energia de ativação aparente obtidos a partir dos modelos cinéticos utilizados. As características composicionais dos bio-óleos, influenciadas pelo ambiente catalítico, confirmam a formação de novos sítios cataliticamente ativos devido às modificações realizadas na vermiculita. A análise GC-MS dos bio-óleos obtidos revelou uma predominância de compostos ácidos em sua composição. Após o hidrotratamento subsequente dos bio-óleos, utilizando Pd, foi alcançado um teor de aproximadamente 66% de hidrocarbonetos, tanto no bio-óleo produzido com V0 quanto no produzido com V2ANbCu, que apresentou 26% de hidrocarbonetos. Dessa forma, a utilização de catalisadores obtidos por modificações de vermiculita na pirólise termocatalítica surge como uma alternativa promissora para a transformação do óleo de cártamo, pois reduz a energia de ativação do processo e melhora a seletividade para produtos com valor industrial.
Abstract: Niobium-based catalysts have gained prominence due to their properties, such as selectivity, chemical stability, and high catalytic activity, with significant potential for technological advancements. Brazil, as a global leader in niobium reserves, plays a strategic role in researching its oxides, such as niobium pentoxide, aiming at improvements in quality of life. Additionally, the use of vermiculite-type clay minerals is appealing due to their surface properties and ability to deposit metal oxides.In this study, safflower oil was used as a raw material for producing high-value-added byproducts. To degrade safflower oil, four catalysts were synthesized: vermiculite (V0), acid-treated vermiculite (V2A), acid-treated vermiculite supported with niobium oxide (V2ANb), and acid-treated vermiculite supported with niobium oxide and copper oxide (V2ANbCu). These catalysts were characterized using X-Ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Fluorescence (XRF), and acidity analyses. The catalysts' effectiveness was evaluated through a pyrolysis process using Thermogravimetry (TG). Kinetic analyses were performed using isoconversional models, specifically Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) and Flynn-Wall-Ozawa (FWO). The V2ANbCu catalyst demonstrated the lowest activation energy values, with 134.5 kJ mol⁻¹ and 153.10 kJ mol⁻¹ for the FWO and KAS models, respectively. Thermodynamic parameters, including enthalpy (ΔH), Gibbs free energy (ΔG), and entropy (ΔS), were calculated based on the apparent activation energy values obtained from the kinetic models. The compositional characteristics of the bio-oils, influenced by the catalytic environment, confirmed the formation of new catalytically active sites due to the modifications made to the vermiculite. GC-MS analysis of the bio-oils revealed a predominance of acidic compounds in their composition. After subsequent hydrotreatment of the bio-oils using Pd, a hydrocarbon content of approximately 66% was achieved, both in the bio-oil produced with V0 and that produced with V2ANbCu, which showed 26% hydrocarbons. Thus, using catalysts derived from modified vermiculite in thermocatalytic pyrolysis emerges as a promising alternative for transforming safflower oil, as it reduces the process's activation energy and improves selectivity for products with industrial value.
Palavras-chave: Química Degradação termocatalitica
Energia de ativação
Pentoxido de nióbio
Óxido de cobre
Óleo de cártamo
Thermocatalytic degradation
Activation energy
Niobium pentoxide
Copper oxide
Safflower oil
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Química
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/34843
Data do documento: 25-Out-2024
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Química

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