Preparação e caracterização de catalisadores zeolíticos para obtenção de combustíveis sustentáveis de aviação via rota Alcohol to Jet (ATJ) - dos Santos, Thales Marcelo; Góis dos Santos, Elessandra; Oliveira Galvão, Lourdes; Mercês Neto, Wilson Sousa; Teixeira Cruz, Fernanda; Alves Fiuza Junior, Raildo; Brandão dos Santos, Mauricio; Santos Mascarenhas, Artur José (XIV Encontro de Catálise do Norte, Nordeste e Centro-Oeste, 2024)
Em virtude dos recorrentes problemas ambientais e da provável escassez dos combustíveis fósseis, os estudos estão cada vez mais centrados na busca por alternativas sustentáveis que, de certa forma, possam mitigar os impactos causados pelo intenso uso e exploração dos recursos fósseis não renováveis. Dentre os setores, a aviação é um dos mais difíceis de descarbonizar, sendo responsável por cerca de 2,5% das emissões globais de CO2 para a atmosfera. Conforme dados estatísticos, até 2050, espera-se um aumento em 22% das emissões globais em decorrência do crescente fluxo de pessoas e produtos em todo o mundo. Dessa maneira, com o objetivo de reduzir essas emissões e atingir as metas de sustentabilidade, a indústria está investindo cada vez mais em combustíveis sustentáveis de aviação (SAF) [1]. A rota ATJ é uma das abordagens mais promissoras para a produção de SAF. Este processo envolve a conversão de álcoois, especialmente o etanol, em hidrocarbonetos líquidos que possam ser usados como combustível de aviação drop-in. O processo é realizado através de reações catalíticas que incluem desidratação dos álcoois a olefinas, seguido da oligomerização das olefinas, seguido de hidrotratamento. O zeólito H-ZSM-5 é um dos catalisadores mais promissores para a rota ATJ devido às suas propriedades únicas, tais como sua acidez, alta área superficial e estabilidade térmica, que o tornam ideal para a desidratação e oligomerização de álcoois. Além disso, a impregnação com metais de baixo custo como o níquel (Ni) e cobre (Cu) no HZSM- 5 podem aumentar significativamente a eficiência catalítica na hidrogenação, melhorando a conversão das olefinas em alcanos [1]. Neste trabalho, a síntese do catalisador H-ZSM-5 de topologia MFI foi baseada no método hidrotérmico utilizando-se a metodologia proposta pela International Zeolite Association com posterior impregnação com 5% de níquel. Os materiais foram caracterizados por difratometria de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), microscopia eletrônica de varredura (MEV), florescência de raios-X (FRX) e análise textural por fisissorção de N2. Os materiais recém-sintetizados apresentaram o perfil de difração de raios-X característico de uma topologia MFI. Com base nos dados de TG/DTG, o material foi calcinado a 500°C por 6 horas sob vazão de 50 mL/min de ar sintético. Não foram observadas mudanças significativas no padrão de raios-X após a calcinação. A microscopia eletrônica de varredura revelou que o zeólito ZSM-5 apresenta partícula aproximadamente esféricas de 13,5 m de diâmetro, formadas por aglomerados de cristalitos prismáticos. O zeólito ZSM-5 apresentou isoterma do tipo I, característica de materiais predominantemente microporosos. A análise de FRX mostrou que o zeólito obtido apresenta razão molar SiO2/Al2O3 = 24 e que os sítios de troca iônica estão ocupados por íons H+ e Na+. Após impregnação com 5% de níquel não foram observados picos de oxido de níquel no padrão de difração de raios-X, mas observa-se redução da área superficial e do volume de microporos, sugerindo que espécies de oxido de níquel sub-nanométricas podem estar bloqueando parcialmente os canais do zeólito ZSM-5.