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Hidrodesoxigenação catalítica do bio-óleo do resíduo de sisal (Agave sisalana) empregando platina suportada em H-ZSM-5 com diferentes porosidades

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dc.creator Pacheco, Erlan Aragão
dc.date.accessioned 2025-07-26T10:14:41Z
dc.date.available 2025-07-26T10:14:41Z
dc.date.issued 2025-05-15
dc.identifier.citation PACHECO, Erlan Aragão. Hidrodesoxigenação catalítica do bio-óleo do resíduo de sisal (Agave sisalana) empregando platina suportada em H-ZSM-5 com diferentes porosidades. 2025. 179 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2025. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.ufba.br/handle/ri/42614
dc.description.abstract The growing global energy demand and the environmental issues caused by the consumption of fossil fuels and their derivatives have driven the development of alternative technologies and research with greater ecological and sustainable potential. In this context, bio-oil has emerged as one of the most promising routes for supplying clean energy, particularly when derived from the fast pyrolysis of biomass. Among the available biomasses, sisal (Agave sisalana) stands out due to its high stored energy content, residual origin, and chemical versatility, with a broad and complex composition. However, raw bio-oil is unsuitable for direct use as fuel, diesel additive, or lubricant, as it contains oxygenated and nitrogenated compounds, necessitating careful upgrading processes. Catalytic hydrodeoxygenation (HDO) plays a significant and promising role in refining this lignocellulosic matrix, enabling the production of upgraded by-products and eco-friendly biofuels. ZSM-5 is one of the zeolites that excels in promoting HDO reactions, converting oxygenated bio-oil species into olefins and light aromatic hydrocarbons. In this study, various ZSM-5-based catalysts were produced, incorporating platinum and featuring different pore structures, for application in the hydrotreatment of bio-oil obtained from sisal residue. ZSM-5 was synthesized from commercial reagents, using silica extracted from coal fly ash as the silicon source. To enhance the accessibility to the active sites of the zeolite, the effect of hydrothermal desilication on increasing the pore diameter was investigated. The ashes, silica, support materials, and catalysts were characterized by multiple analytical techniques, confirming their morphology and physicochemical properties. The bio-oil produced by fast pyrolysis of sisal residue was processed in a continuous-flow reactor, and the reaction products were identified by gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC-MS) and FTIR spectroscopy. Silica extraction achieved a 35 wt% yield with 97% purity. The HZ05Pt catalyst exhibited superior performance, increasing hydrocarbon yield to 68.8%, with selectivity toward the C9–C12 (15.89%) and C13–C20 (30.86%) fractions, while reducing oxygen content to 14.26 wt% (O/C = 0.15). In contrast, excessive desilication (HZ20Pt) resulted in reduced catalytic activity and increased oxygen retention (25.03 wt%), indicating structural degradation. Nitrogen-containing compounds remained dispersed and unconverted, suggesting limited hydrodenitrogenation. The results highlight the synergistic effect of moderate hierarchization and platinum incorporation in producing stable, energy-dense biofuels. Furthermore, the use of coal fly ash as a silica source reinforces the sustainability and circular economy potential of the process. pt_BR
dc.description.sponsorship CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior, CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal da Bahia pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject sílica pt_BR
dc.subject H-ZSM-5 pt_BR
dc.subject bio-óleo pt_BR
dc.subject sisal pt_BR
dc.subject Hidrodesoxigenação pt_BR
dc.subject.other silicon pt_BR
dc.subject.other H-ZSM-5 pt_BR
dc.subject.other bio-oil pt_BR
dc.subject.other sisal pt_BR
dc.subject.other hydrodeoxygenation pt_BR
dc.title Hidrodesoxigenação catalítica do bio-óleo do resíduo de sisal (Agave sisalana) empregando platina suportada em H-ZSM-5 com diferentes porosidades pt_BR
dc.title.alternative Catalytic hydrodeoxygenation of bio-oil from sisal residue (Agave sisalana) using platinum supported on H-ZSM-5 with different porosities pt_BR
dc.type Tese pt_BR
dc.contributor.referees Virgens, Cesário Francisco das
dc.contributor.referees Palácio Santos, Luz Amparo
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Engenharia Quimica (PPEQ)  pt_BR
dc.publisher.initials UFBA pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::CINETICA QUIMICA E CATALISE pt_BR
dc.contributor.advisor1 Rangel, Maria do Carmo
dc.contributor.advisor1ID https://orcid.org/0000-0002-2497-9837 pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/0023950321397451 pt_BR
dc.contributor.advisor2 Pires, Carlos Augusto de Moraes
dc.contributor.advisor2ID https://orcid.org/0000-0003-4231-6495 pt_BR
dc.contributor.advisor2Lattes http://lattes.cnpq.br/7185462874845405 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 Lima, Sirlene Barbosa
dc.contributor.advisor-co1ID https://orcid.org/0000-0002-8080-2040 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/4677727390063135 pt_BR
dc.contributor.referee1 Rangel, Maria do Carmo
dc.contributor.referee1ID https://orcid.org/0000-0002-2497-9837 pt_BR
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/0023950321397451 pt_BR
dc.contributor.referee2 Pires, Carlos Augusto de Moraes
dc.contributor.referee2ID https://orcid.org/0000-0003-4231-6495 pt_BR
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/7185462874845405 pt_BR
dc.contributor.referee3 Lima, Sirlene Barbosa
dc.contributor.referee3ID https://orcid.org/0000-0002-8080-2040 pt_BR
dc.contributor.referee3Lattes http://lattes.cnpq.br/4677727390063135 pt_BR
dc.contributor.referee4 Campos, Leila Maria Aguilera
dc.contributor.referee4ID https://orcid.org/0000-0003-4039-1803 pt_BR
dc.contributor.referee4Lattes http://lattes.cnpq.br/0402361716510097 pt_BR
dc.contributor.referee5 Carvalho, Luciene Santos de
dc.contributor.referee5ID https://orcid.org/0000-0002-8047-8471 pt_BR
dc.contributor.referee5Lattes http://lattes.cnpq.br/3708397190255027 pt_BR
dc.creator.ID https://orcid.org/0000-0002-0767-7343 pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/5126555557633598 pt_BR
dc.description.resumo A crescente demanda energética mundial e os problemas causados pelo consumo dos combustíveis de origem fóssil e seus derivados promoveram o desenvolvimento de pesquisas e tecnologias alternativas com maior poder ecológico e sustentável. Assim, o uso do bio-óleo se tornou um dos meios mais promissores para o fornecimento de energia limpa, principalmente, oriundo da pirólise rápida de biomassa, em que o sisal (Agave sisalana) vem se destacando por ser um material com elevado teor de energia armazenada, ser origem residual e, quimicamente versátil, com ampla e complexa composição química. Ele é impróprio para emprego direto como combustível, aditivo de diesel ou lubrificante por apresentar compostos oxigenados e nitrogenados, tornando-se necessário o cuidadoso tratamento para sua melhoria. A hidrodesoxigenação (HDO) catalítica desempenha um papel significativo e promissor na melhoria dessa matriz lígnea-celulósica proporcionando subprodutos refinados e biocombustíveis ecológicos. A ZSM-5 é uma das zeólitas que se destaca na promoção de reações de HDO, transformando as espécies oxigenadas do bio-óleo em olefinas e hidrocarbonetos leves e aromáticos. Neste trabalho, foram produzidos diversos catalisadores à base de ZSM-5, contendo platina e com diferentes tamanhos de poros, para aplicação no hidrotratamento do bio-óleo obtido a partir do resíduo do sisal. A ZSM-5 foi sintetizada a partir de reagentes comerciais, mas utilizando a sílica extraída das cinzas do carvão mineral como fonte de silício. Para ampliar a acessibilidade aos sítios ativos da zeólita, investigou-se o efeito da dessilicação hidrotérmica no aumento do diâmetro dos poros. As cinzas, a sílica, o suporte e os catalisadores foram caracterizados por diversos métodos analíticos que comprovaram a morfologia dos materiais e suas propriedades. O bio-óleo obtido por pirólise rápida do resíduo de sisal foi processado em um reator em regime permanente e os produtos da reação foram identificados por cromatografia gasosa acoplada à espectrometria de massas (GC-MS) e por FTIR. A extração de sílica alcançou um rendimento de 35% em massa, com 97% de pureza. O catalisador HZ05Pt apresentou desempenho superior, aumentando o rendimento de hidrocarbonetos para 68,8%, com seletividade para as frações C9–C12 (15,89%) e C13–C20 (30,86%), além de reduzir o teor de oxigênio para 14,26% em massa (O/C = 0,15). Em contraste, a dessilicação excessiva (HZ20Pt) resultou em menor atividade catalítica e maior retenção de oxigênio (25,03% em massa), indicando degradação estrutural. Compostos nitrogenados permaneceram dispersos no meio, sem ser convertidos, sugerindo hidrodesnitrogenação limitada. Os resultados evidenciam o efeito sinérgico da hierarquização moderada e da incorporação de platina na produção de biocombustíveis estáveis e com alta densidade energética. Ademais, o emprego de cinzas leves de carvão mineral como fonte de sílica reforça o potencial sustentável e alinhado à economia circular do processo. pt_BR
dc.publisher.department Escola Politécnica pt_BR
dc.contributor.refereesLattes http://lattes.cnpq.br/6089875159011042 pt_BR
dc.contributor.refereesLattes http://lattes.cnpq.br/2277031732030434 pt_BR
dc.contributor.refereesIDs https://orcid.org/0000-0002-7392-1981 pt_BR
dc.contributor.refereesIDs https://orcid.org/0000-0002-4950-1266 pt_BR
dc.type.degree Doutorado pt_BR


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