O enxofre no combustível é um problema ambiental significativo, causando poluição do ar e chuva ácida quando queimado. Para resolver este problema, os cientistas continuam a procurar melhores formas de remover o enxofre dos combustíveis fósseis. Uma abordagem promissora envolve o uso de materiais especialmente projetados chamados catalisadores mesoporosos. Esses catalisadores são como pequenas esponjas com muitos poros, ajudando-os a capturar compostos de enxofre e a convertê-los em substâncias inofensivas. A nova investigação centra-se na melhoria da eficiência destes catalisadores, tornando o processo mais limpo e eficiente do que nunca.
Os pesquisadores desenvolveram catalisadores mesoporosos inovadores que melhoram significativamente a hidrodessulfurização (HDS) do tiofeno, um composto contendo enxofre encontrado no petróleo bruto. A equipe foi liderada pelos professores Antonio Araujo, Marcio Araujo, Dr. Jilliano Silva e Valter Fernandes Jr., da Universidade Federal do Rio Grande do Norte; Dra. Ana Coutinho da Universidade Federal Fluminense; Professora Joana Barros da Universidade Federal de Campina Grande; Dr. Marcelo Souza da Universidade Federal de Sergipe; e Regina Delgado, da Universidade Federal do Semiárido Rural. Delgado publicou suas descobertas na revista Catalysts.
A hidrodessulfurização é um processo chave nas refinarias modernas que visa reduzir o teor de enxofre nos combustíveis fósseis para atender a regulamentações ambientais rigorosas. A pesquisa concentra-se no desenvolvimento de catalisadores contendo cobalto e molibdênio suportados em materiais mesoporosos, especialmente SBA-15 e AlSBA-15. Esses materiais são conhecidos por sua alta área superficial específica e grande tamanho de poros, o que aumenta a dispersão de metais ativos e melhora a aquisição de compostos de enxofre durante os processos HDS.
O professor Araujo e sua equipe sintetizaram o catalisador pelo método hidrotérmico e depois o co-impregnaram 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 MoO3cobalto3oxigênio4e CoMoO4 Óxido, ativo na reação HDS.
Em testes de laboratório, esses catalisadores demonstraram impressionante atividade de hidrodessulfurização de tiofeno em correntes de n-heptano, produzindo principalmente cis e trans 2-buteno, 1-buteno, n-butano e uma pequena quantidade de isobutano. Notavelmente, a presença de subprodutos indesejáveis, como 1,3-butadieno e tetrahidrotiofeno, não foi detectada. Os pesquisadores propuseram um mecanismo de reação envolvendo etapas de dessulfuração, hidrogenação, desidrogenação e isomerização para explicar a distribuição observada do produto.
Descobertas importantes deste estudo destacam as vantagens do uso de materiais mesoporosos como suporte de catalisador HDS. “A alta área superficial específica e a estrutura dos poros do SBA-15 e AlSBA-15 são fundamentais para maximizar a dispersão do metal e aumentar a eficiência do processo de hidrodessulfurização”, disse o professor Araujo. Esses catalisadores mostram potencial para a produção de combustíveis com teor ultrabaixo de enxofre, que são essenciais para reduzir as emissões de óxido de enxofre e atender aos padrões ambientais.
Os pesquisadores enfatizaram que são necessárias mais pesquisas sobre a modificação de suportes mesoporosos e otimização da carga metálica para melhorar o desempenho dos catalisadores HDS. Eles também sugeriram explorar o uso de outros materiais mesoporosos e óxidos metálicos mistos para melhorar ainda mais a eficiência e a seletividade da dessulfuração.
Esta pesquisa é um passo promissor em direção a um processo de hidrodessulfurização mais eficiente e ecologicamente correto que poderia ajudar a limpar a produção de combustível e reduzir a poluição atmosférica. O professor Araujo e seus colegas estão otimistas quanto às futuras aplicações de suas descobertas, com o objetivo de revolucionar a indústria de combustíveis por meio de tecnologias de dessulfurização mais ecológicas e eficientes.
Referência do diário
Coutinho, ACSLS; Barros, JMF; Araújo, MDS; Silva, JB; Souza, MJB; Delgado, RCOB; Fernández Jr., VJ; Araujo, AS Hidrodessulfurização de tiofeno em correntes de n-heptano utilizando catalisadores mesoporosos CoMo/SBA-15 e CoMo/AlSBA-15. Catalisadores 2024, 14, 198. DOI: https://doi.org/10.3390/catal14030198
Sobre o autor
Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Brasil
Antonio S. Araújo em Química Inorgânica pela Universidade de São Paulo (Brasil). Ele é cientista visitante e pesquisador de pós-doutorado na Kent State University, onde esteve envolvido na síntese, caracterização e propriedades ácidas de materiais mesoporosos à base de zeólita e sílica. Seus interesses de pesquisa são pirólise, cinética e análise térmica da degradação catalítica de óleos pesados, resíduos de petróleo e resíduos plásticos utilizando zeólitas e materiais micro-mesoporosos híbridos como catalisadores, com ênfase em aquisição de combustível 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 é citado no livro “Quem é Quem em Análise Térmica e Calorimetria” e no livro “Verified Synthesis of Zeolite Materials” editado pela IZA. Ele também é um distinto consultor do ACS Petroleum Research Fund. O professor Araujo publicou mais de 200 artigos revisados por pares, foi citado mais de 4.000 vezes, possui seis patentes, possui índice H de 34 e proferiu 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-doutor em Química Ambiental pelo INPE, Professor Titular do Instituto de Química da UFRN, Coordenador do Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes da UFRN – Executivo do Programa de Pesquisa e Qualidade de Combustíveis do Instituto Nacional de Petróleo do Estado do RN, Vice-Reitor de Pesquisa da UFRN (maio de 2011 a agosto de 2016), Pesquisador do CNPq desde 1993, assessor científico da FINEP, FAPESP, NSF-National Science Foundation e CNPq, entre outros. Coordenador da Rede de Laboratórios de Combustíveis Norte/Nordeste, professor permanente dos programas de pós-graduação em Química e Ciência e Engenharia de Materiais da UFRN, com 37 orientações de mestrado e doutorado. Publicou 155 artigos em revistas científicas indexadas (índice H = 25) e possui 4 patentes de aplicação industrial com certificados de patente concedidos pelo INPI. A principal direção de pesquisa é: a aplicação de materiais nanoestruturados na reciclagem terciária de polímeros. Desenvolver métodos analíticos para combustíveis, biocombustíveis e petróleo. Avaliação e caracterização de combustíveis e aditivos para biocombustíveis.
Fotos do Araujo Labs
O Laboratório de Combustíveis e Lubrificantes (LCL) e o Laboratório de Catálise e Petroquímica são 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 e têm como objetivo estudar as propriedades físico-químicas do petróleo e seus derivados e melhorar a qualidade dos combustíveis automotivos, além de desenvolver métodos analíticos para tratamento de petróleo e resíduos industriais.
O LCL coordena um dos mais importantes programas do setor de combustíveis do Brasil, o Programa de Monitoramento da Qualidade dos Combustíveis (PMQC), regulamentado pela Agência Nacional do Petróleo, Gás e Biocombustíveis (ANP). Nesse programa, o LCL coleta amostras de combustíveis nos estados do RN e PB e certifica sua qualidade, prestando um importante serviço à sociedade.
A LCP desenvolve catalisadores microporosos e mesoporosos para uso em processos industriais petrolíferos e petroquímicos, visando melhorar a qualidade dos combustíveis automotivos. Os temas de pesquisa incluem a remoção de contaminantes de enxofre de combustíveis, o uso de métodos catalíticos para o tratamento de resíduos da indústria petrolífera (resíduos atmosféricos, lamas oleosas e gasóleos de vácuo) e o coprocessamento de polímeros visando a recuperação química utilizando métodos de pirólise e pirólise catalítica para obtenção de combustíveis líquidos. Esses estudos foram realizados utilizando equipamentos de análise térmica e pirolisadores acoplados a cromatografia e espectrometria de massa.
