Desenvolvimento de catalisadores para a remoção do alcatrão produzido na gaseificação de biomassa através da reforma a vapor do tolueno como molécula modelo

Abstract

O presente trabalho tem por objetivo o desenvolvimento de novos catalisadores à base de níquel para a reforma a vapor do tolueno, considerado uma molécula representativa do alcatrão produzido no processo de gaseificação de biomassa. Compostos do tipo hidrotalcitas constituídos por Ni, Mg e Al foram utilizados como precursores dos catalisadores. Compostos do tipo hidrotalcita com três razões x = Al3+/(Al3+ + Mg2+): 0,25; 0,50 e 0,75 foram sintetizados pelo método da co precipitação com pH controlado. Catalisadores de Ni suportados em MgO e Al2O3 também foram preparados por impregnação. Independente do valor da razão x, o método de preparação levou a obtenção da fase hidrotalcita. A calcinação levou a destruição da estrutura lamelar destes materiais e a produção de uma solução sólida Mg(Ni,Al)O cuja composição dependia do teor de Al. A redução sob hidrogênio a 723 K levou a formação de partículas metálicas de Ni com diâmetro de cristalito que aumentou com a diminuição do valor de x. Estes materiais foram testados na reação da reforma a vapor do tolueno a 773 K usando uma razão H2O/C7H8=40. Os valores da atividade intrínseca (TOF) aumentaram com o diâmetro de cristalito, atingindo um máximo para o catalisador com x = 0,50. Estes resultados sugerem que a reação de reforma a vapor do tolueno é sensível à estrutura. Os principais produtos formados foram H2, CO2, CO, não sendo observada a formação de benzeno e metano. Com exceção dos catalisadores Ni/MgO, todos os catalisadores mostraram uma desativação significativa. As análises termogravimétricas, de espectroscopia Raman e microscopia eletrônica por varredura revelaram a formação de carbono nos catalisadores obtidos a partir do precursor hidrotalcita. A quantidade de carbono formado aumentou com o aumento do valor da razão x. Este resultado indica que a formação de carbono não é função apenas do tamanho de cristalito do Ni. Na realidade, a natureza do suporte influenciou significativamente a formação de carbono. Os materiais com maior teor de Al apresentaram maior acidez, o que seria responsável pela polimerização da molécula de tolueno e formação de compostos pesados que causariam a desativação do catalisador. O catalisador Ni/MgO mostrou-se como o catalisador mais adequado para esta reação, não sendo observada a formação de carbono devido ao menor tamanho de cristalito do Ni metálico e a basicidade do suporte.