Anais do I Seminário do Projeto Temático - Escola de Engenharia ...

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COMPOSTOS POLIOXOMETALATOS COMO CATALISADORES PARA REAÇÃO
DE DESIDRATAÇÃO DO METANOL.
Paulo Cesar Leme 1 ; Elisabete Moreira Assaf 2
1
Doutorando do Progama de Pós-Graduação em Química (Físico-Química) IQSC/USP;
2
Professora do Departamento de Físico-Química IQSC/USP.
Resumo. Entre as fontes renováveis de energia, estudadas atualmente, para substituir o óleo
diesel e/ou o gás liquefeito do petróleo (GLP) destaca-se o dimetil éter (DME). O DME
apresenta alto número de cetano, baixa emissão de particulados, é praticamente isento de
enxofre e aromáticos, produz índice baixo de NOx e suas propriedades físicas são similares
àquelas de gases liquefeitos de petróleo (propano e butano). Há um grande interesse no
desenvolvimento de catalisadores com funções mistas metal/ácido, que atuem com eficiência
na produção de DME a partir do gás de síntese em uma única etapa ou em duas etapas,
passando pela produção de metanol. Portanto, essa proposta tem como objetivo o
desenvolvimento de catalisadores de CuO/ZnO/Al 2 O 3 contendo polioxometalatos para
aplicação na reação de desidratação do metanol para DME. Os catalisadores serão
caracterizados por espectrometria de emissão óptica por plasma; área superficial específica,
pelo método BET; difração de raios X; redução a temperatura programada e espectroscopia
por espalhamento de Raman. Os resultados obtidos através da caracterização dos sólidos
deverão ser correlacionados com a atividade e seletividade dos mesmos frente à obtenção do
DME.
Introdução
Enquanto o petróleo fornece basicamente três opções de combustível para uso em
veículos automotores e outros geradores de energia (diesel, gasolina e nafta), fontes
renováveis podem fornecer uma gama bem maior, na qual se inclui hidrogênio, metano,
metanol, etanol, além de diesel e nafta sintéticos (obtidos por reações de Fischer-Tropsh -
Demirbas, 2007) e dimetil éter (Semelsberger et al, 2006). Entre os combustíveis sintéticos de
nova geração projetados para serem menos poluentes pode-se destacar o DME, que pode ser
considerado excelente substituto tanto para o diesel como para o gás liquefeito do petróleo
(GLP). O DME apresenta características físico-químicas e de queima muito semelhantes
àquelas do GLP. Adicionalmente, o composto apresenta alto número de cetano, baixa emissão
de particulados e é praticamente isento de enxofre e aromáticos, além de produzir índice
baixo de NOx.
O DME é o éter mais simples, com fórmula química CH 3 OCH 3 . Suas propriedades
físicas são similares àquelas de gases liquefeitos de petróleo (propano e butano). Este éter tem
chama azul durante a queima e não forma peróxidos. Apesar de pertencer à classe dos
compostos orgânicos voláteis (VOC), o DME é não-carcinogênico, não-mutagênico e nãotóxico
(Prasad et al, 2008). É, também, considerado pouco nocivo ao ambiente, com potencial
de aquecimento global, em horizonte de tempo de 100 anos, 3 vezes menor que o do CO 2 e 70
vezes menor que o do CH 4 (Semelsberger et al, 2006).
A rota tradicional de produção de DME envolve um processo em duas etapas:
inicialmente, gás de síntese é convertido a metanol (reação 1) e, na sequência, este é
desidratado a DME (reação 2). Este processo é conhecido como GTL (gas to liquid). Ocorre
também a reação de deslocamento gás-água (reação 3) (Wang et al, 2009; Fei et al, 2009). A
reação global (reação 4) também é mostrada:
CO + 2H 2 ↔ CH 3 OH ΔH 0 = -90,3 kJ.mol -1 (1)
2CH 3 OH ↔ CH 3 OCH 3 + H 2 O ΔH 0 = -23,4 kJ.mol -1 (2)