O enxofre no combustível é uma preocupação ambiental significativa, contribuindo para a poluição do ar e para a chuva ácida durante a combustão. Para resolver esta questão, os cientistas estão constantemente à procura de melhores formas de remover o enxofre dos combustíveis fósseis. Uma abordagem promissora é o uso de materiais especialmente projetados, conhecidos como catalisadores mesoporosos. Esses catalisadores são como pequenas esponjas com muitos poros que ajudam a capturar e converter compostos de enxofre em produtos inofensivos. Esta nova investigação centra-se na melhoria da eficiência destes catalisadores, tornando o processo mais limpo e eficiente do que nunca.
Os pesquisadores desenvolveram novos catalisadores mesoporosos que melhoram significativamente a hidrosulfurização (HDS) do tiofeno, um composto contendo enxofre encontrado no petróleo bruto. A equipe liderada pelo Prof. Antonio Araujo, Prof. Marcio Araujo, Dr. Com Giuliano Silva e Professor Walter Fernandez Jr. da Universidade Federal do Rio Grande do Norte; Doutor pela Universidade Federal Fluminense. Ana Coutinho; Professora Joanna Barros da Universidade Federal de Campina Grande; Dr. da Universidade Federal de Serzhev. Marcelo Sosa; e Regina Delgado, da Universidade Federal Rural do Semiárido, publicaram suas descobertas na revista Catalysts.
A hidrodessulfurização é um processo importante nas refinarias modernas, que visa reduzir o teor de enxofre dos combustíveis fósseis para atender a rigorosas regulamentações ambientais. A investigação centrou-se no desenvolvimento de catalisadores contendo cobalto e molibdénio suportados em materiais mesoporosos, nomeadamente SBA-15 e AlSBA-15. Esses materiais são conhecidos por sua alta área superficial específica e grande diâmetro de poros, o que melhora a dispersão de metais ativos e a acessibilidade de compostos de enxofre durante o processo HDS.
O professor Araujo e sua equipe sintetizaram os catalisadores pelo método hidrotérmico seguido de co-enriquecimento com nitrato de cobalto e heptamolibdato de amônio. Os catalisadores CoMo/SBA-15 e CoMo/AlSBA-15 resultantes foram caracterizados por diversas técnicas, incluindo difração de raios X (XRD), análise termogravimétrica (TG/DTG) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise XRD confirmou a presença de MoO3Co3oh4e CoMoO4 óxidos, que são ativos nas reações de HDS.
Em testes de laboratório, esses catalisadores exibiram atividade impressionante para hidrosulfurização de tiofeno em uma corrente de n-heptano, produzindo principalmente cis- e trans-2-buteno, 1-buteno, n-butano e pequenas quantidades de isobutano. Notavelmente, não foram detectados subprodutos indesejáveis, como 1,3-butadieno e tetrahidrotiofeno. Os pesquisadores propuseram um mecanismo de reação envolvendo etapas de dessulfuração, hidrogenação, desidrogenação e isomerização para explicar a distribuição observada do produto.
As descobertas significativas do estudo destacam as vantagens do uso de materiais mesoporosos como suporte para catalisadores HDS. “A alta área superficial específica e a estrutura dos poros do SBA-15 e AlSBA-15 são fundamentais para aumentar a dispersão do metal e melhorar a eficiência dos processos de hidrosulfurização”, disse o Prof. Esses catalisadores mostraram potencial para produzir combustíveis com muito baixo teor de enxofre, necessários para reduzir as emissões de SOx e atender aos padrões ambientais.
Os pesquisadores enfatizam a necessidade de mais investigações sobre a modificação do suporte mesoporoso e a melhoria da carga metálica para melhorar o desempenho dos catalisadores HDS. Eles também sugerem explorar o uso de outros materiais mesoporosos e óxidos de metais mistos para melhorar ainda mais a eficiência e a seletividade da dessulfuração.
Este estudo fornece um passo promissor em direção a processos de hidrosulfurização mais eficientes e ecologicamente corretos que contribuem para a produção de combustíveis mais limpos e reduzem a poluição atmosférica. O professor Araujo e seus colegas estão otimistas quanto às aplicações futuras de suas descobertas e pretendem revolucionar a indústria de combustíveis com tecnologias de dessulfurização mais ecológicas e eficientes.
Nota de diário
Coutinho, ACSLS; Carrinhos de mão, JMF; Araújo, MDS; Silva, JP; Sousa, MJB; Delgado, RCOB; Fernández Jr., VJ; Araujo, AS Hidrodessulfurização de tiofeno em corrente de n-heptano utilizando catalisadores mesoporosos Como/SPA-15 e Como/AlSPA-15. Catalisadores 2024, 14, 198. DOI: https://doi.org/10.3390/catal14030198
Sobre os professores
Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil
Antonio S. Araújo Ele recebeu seu doutorado em Físico-Química pela Universidade de São Paulo (Brasil). Ele foi um cientista visitante e estudante de pós-graduação na Kent State University e, como pesquisador de pós-doutorado na KSU, esteve envolvido na síntese, caracterização e propriedades ácidas de zeólitas e materiais mesoporosos à base de sílica. Seus interesses de pesquisa são pirólise, cinética e análise térmica da degradação catalítica de óleo pesado, resíduos de petróleo e resíduos plásticos utilizando zeólitas e materiais micro-mesoporosos híbridos como catalisadores com foco na obtenção de combustíveis e meio ambiente. O professor Araujo é professor titular do Instituto de Química e pesquisador do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (Brasil), e foi citado nos livros “Quem é Quem em Análise Térmica e Calorimetria” e “A Validated Synthesis of Zeolitic Materials – Edited by ACS Consultants” Petroleum Research Fund. O professor Araujo publicou mais de 200 artigos revisados por pares com 4.000 citações, seis patentes, um índice H de 34 e mais de 20 palestras convidadas em conferências.
Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil
Walter J. Fernández Doutor em Química Analítica pela Universidade de São Paulo, Pós-doutorado em Química Ambiental pelo INPE, Professor Titular do Instituto de Química da UFRN, Coordenador do Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes da UFRN – RN do Instituto Nacional de Pesquisa de Combustíveis e do Estado de Pesquisa de Combustíveis, Pró-Reitor de Pesquisa da UFRN de 05/2011 a 08/2016, Pesquisador do CNPq desde 1993, FINEP, FAPESP, NSF-Conselheiro Científico Científico Nacional da Fundação e CNPq etc. Coordenador da Rede Norte/Nordeste de Laboratórios de Combustíveis, Professor Permanente dos programas de pós-graduação em Química e Ciência e Engenharia de Materiais da UFRN, com orientação de 37 mestrados e doutorados. Autor de 155 artigos em revistas científicas indexadas (índice H = 25), e de 4 patentes de utilidade industrial com carta patente emitida pelo INPI. Suas principais linhas de pesquisa são: Aplicação de materiais nanoestruturados para reciclagem terciária de polímeros. Desenvolvimento de métodos analíticos para combustíveis, biocombustíveis e petróleo. Avaliação e caracterização de aditivos para combustíveis e biocombustíveis.
Fotos do Laboratório Araujo
O Laboratório de Computáveis e Lubrificantes (LCL) e o Laboratório de Catálise e Petroquímica estão vinculados ao Programa de Pós-Graduação em Química do Instituto de Química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (IQ/UFRN). Esses laboratórios atuam diretamente nas áreas de petróleo e petroquímica, visando a caracterização físico-química de petróleo e derivados, melhoria da qualidade de combustíveis automotivos e desenvolvimento de métodos analíticos para processamento de petróleo e resíduos industriais.
O LCL coordena um dos programas mais importantes do Brasil no setor de combustíveis, o Programa de Monitoramento da Qualidade dos Combustíveis (PMQC) controlado pela Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). Neste projeto, o LCL presta um importante serviço à comunidade, coletando amostras de combustíveis veiculares nos estados do RN e PB e certificando sua qualidade.
A LCP realiza pesquisas no desenvolvimento de catalisadores micro e mesoporosos para utilização em processos da indústria petrolífera e petroquímica com o objetivo de melhorar a qualidade dos combustíveis automotivos. Os tópicos de pesquisa incluem remoção de impurezas de enxofre de combustíveis, uso de métodos catalíticos para processar resíduos industriais de petróleo (resíduos atmosféricos, borra de óleo e gasóleo de vácuo) e coprocessamento de polímeros, reciclagem química, métodos térmicos e de catálise para obtenção de combustíveis líquidos. As investigações são realizadas com pirolisador acoplado a instrumentos de análise térmica e cromatografia e espectrometria de massa.
