Produção de hidrogênio a partir da reforma líquida do glicerol sobre catalisadores baseados em perovskitas

Abstract

Nos últimos anos, a crescente preocupação com a preservação ambiental conduziu à busca por novas fontes alternativas de energia renovável, em substituição aos combustíveis fósseis. Isto levou ao rápido desenvolvimento de novos combustíveis, tais como o biodiesel, resultando em um aumento de sua produção e o consequente aumento do excedente do seu co-produto, a glicerina, no mercado mundial. Como esse aumento tende a se tornar cada vez maior, é necessário buscar novas alternativas para a utilização do glicerol. Uma possibilidade promissora é utilizá-lo na produção de hidrogênio, que vem sendo considerado como o combustível do futuro. O hidrogênio pode ser obtido a partir do glicerol, através da reforma em fase líquida e em fase vapor, em presença de vapor d´água. A reforma em fase líquida tem a vantagem de ser conduzida em baixas temperaturas, em torno de 230 ⁰C, minimizando as reações de indesejáveis de decomposição dos compostos oxigenados e favorecendo a reação de deslocamento de monóxido de carbono com vapor d’água (WGSR, water gas shift reaction); dessa forma, é possível gerar uma corrente gasosa rica em hidrogênio e dióxido de carbono, com baixa concentração de monóxido de carbono. Nesse contexto, o presente trabalho descreve a preparação e caracterização de precursores de catalisadores com estrutura perovskita do tipo LaNi1-xRuxO3 (x= 0; 0,1; 0,2 e 1), visando a desenvolver catalisadores alternativos para a produção do hidrogênio de alta pureza, a partir da reforma do glicerol em fase líquida. As amostras foram preparadas pelo método do citrato amorfo e calcinadas a 1000 ⁰C, por 7 h. Antes da calcinação, as amostras foram caracterizadas por termogravimetria e, após a calcinação, foram caracterizadas por difração de raios X, medidas de área superficial específica, redução a temperatura programada e dessorção termoprogramada de dióxido de carbono e hidrogênio com espectrometria de massas. Os catalisadores foram reduzidos com hidrogênio e avaliados na reforma líquida do glicerol, conduzida a 225 ºC e 24 atm. Observou-se que as perovskitas obtidas apresentaram áreas superficiais especificas tipicamente baixas (2,4–4,8 m2.g-1) e diferentes graus de redução; a facilidade de redução diminuiu na ordem:LaRuO3>LaNi0,9Ru0,1O3>LaNiO3>LaNi0,8Ru0,2O3.A dispersão metálica também variou com a composição dos sólidos, seguindo a ordem: LaNi0,8Ru0,2O3>LaNi0,9Ru0,1O3>LaRuO3>LaNiO3.Os catalisadores obtidos foram ativos na reforma líquida do glicerol e seletivos a hidrogênio. A adição do níquel conduziu à formação de catalisadores mais ativos, com rendimento mais elevado a hidrogênio; por outro lado, o rutênio contribuiu para aumentar a seletividade do catalisador a hidrogênio. O catalisador mais promissor foi aquele obtido pela redução da perovskita LaNi0,8Ru0,2O3, que apresentou conversão e rendimento a hidrogênio mais elevados, produzindo quantidades insignificantes de metano, etano e eteno e não produzindo monóxido de carbono.