Produção de Hidrogênio

A maior parte da energia consumida no mundo deriva do petróleo, do carvão e do gás natural, correspondendo a aproximadamente 80 % da energia primária, proveniente de fontes naturais e utilizáveis sem qualquer processo de conversão. Essas fontes, além de serem limitadas e com previsão de esgotamento no futuro, provocam sérios efeitos negativos no meio ambiente, intensificando assim a busca por fontes de energia renováveis [ARAÚJO et al, 2010]. Neste contexto, as propriedades e as aplicações da biomassa têm recebido cada vez mais atenção, por parte da comunidade científica e tecnológica, como uma nova e promissora fonte de energia renovável [IKENAGA et al, 2005].

Uma das fontes de energia alternativa mais promissoras é o biodiesel, cuja produção mundial vem crescendo anualmente. Diante dessa produção, os elevados volumes de glicerina, co-produto proveniente da produção de biodiesel, vêm se tornando um gargalo na cadeia produtiva do biodiesel. Assim, criar novas alternativas de uso da glicerina vem sendo um objetivo de interesse crescente [KNOTHE et al, 2006], gerando uma demanda por novos processos, que permitam o aproveitamento desse produto [IKENAGA et al, 2005].

Uma possibilidade de emprego da glicerina é como fonte de hidrogênio ou de gás de síntese, que pode ser obtido através da: reforma em fase vapor [VALLIYAPPAN et al., 2008], a reforma a seco [WANG et al., 2009a], oxidação parcial [YANG et al., 2011] reforma autotérmica [WANG et al., 2009b], reforma em fase líquida [LUO et al., 2008] ou reforma utilizando-se a água supercrítica [BYRD et al., 2008]. A reforma em fase líquida apresenta a vantagem de haver uma menor desativação do catalisador, porem requer a utilização de alta pressão, o que diminui a seletividade de hidrogênio; já a reforma a vapor é um processo que proporciona um maior rendimento de hidrogênio e uma menor taxa de reações secundárias [LI et al., 2010], sob pressão atmosférica [CUI et al., 2009].

A reforma a vapor do glicerol para produção de hidrogênio envolve reações complexas. Como resultado, vários subprodutos são formadas e acabam afetando a pureza do produto final, o hidrogênio. Além disso, o rendimento do hidrogênio depende de variáveis de processo, tais como: a pressão do sistema, temperatura e razão molar de alimentação de glicerol e água. Afim de melhorar a produção de hidrogênio, minimizando a formação de metano e evitando a deposição de coque, uma análise termodinâmica sugere que a reforma do glicerol deve ser operado em altas temperaturas (> 900 K), baixas pressões (pressão atmosférica), e proporções elevadas da razão molar de alimentação de glicerol e água (9:1) favorecendo a produção do hidrogênio [ADHIKARI et al. 2007ª; DIEUZEIDE et al. 2010].

A reforma a vapor do glicerol foi realizada utilizando-se diferentes catalisadores, variando os metais (Ru, Rh, Ni, Ir, Co, Pt, Pd e Fe) e os suportes (La2O3, ZrO2, CeO2, La2O3, SiO2, MgO, Al2O3, Y2O3 e CeO2/Al2O3) [HIRAI et al. 2005]. A produção do hidrogênio foi seletivamente obtidos usando Ru/Y2O3 a 600 ⁰C [HIRAI et al. 2005], Ir/CeO2 a 400 ⁰C [ZHANG et al. 2007], ou Ni/Al2O3 Rh/CeO2/Al2O3 a 900 ⁰C [ADHIKARI et al. 2007, ADHIKARI et al. 2008a ; ADHIKARI et al. 2008b], entre outros. Vale ressaltar que o níquel é o metal mais utilizado nesta reação, devido à sua alta atividade, baixo custo e a facilidade de promover a ruptura da ligação C-C, favorecendo a formação do gás de síntese [ADHIKARI et al. 2007a; ADHIKARI et al. 2007b; ZHANG et al. 2007; DOUETTE et al. 2007; CUI et al. 2009]. No entanto, a formação de depósitos de carbono e a desativação dos catalisadores ainda continuam sendo um problema [VAIDYA et al. 2009]. A deposição de carbono na superfície do catalisador resulta em diversas reações indesejáveis e produtos que afetam a pureza dos produtos. A formação de carbono causa perda da área de superfície eficaz, surgindo devido à decomposição de monóxido de carbono ou metano ou a reação de dióxido de carbono ou monóxido de carbono com hidrogênio [DIEUZEIDE et al. 2010].

Considerando esses aspectos, varios trabalhos estão sendo desenvolvidos avaliando os efeitos das variáveis do processo de reforma a vapor do glicerol, como: pressão, temperatura e razão molar de alimentação de glicerol e água; avaliando a performance dos catalisadores, mássicos e/ou suportados, sobre a distribuição de produtos e formação de coque.

REFERÊNCIAS

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