Análise do desempenho reacional de esmectitas bimetálicas pré- reduzidas mediante conversão catalítica do CH4 e do CO2

Abstract

Com o passar das últimas décadas, o rápido crescimento populacional acompanhado da modernização dos processos industriais foram cruciais para uma mudança nos paradigmas relacionados à produção de energia renovável. Nesse sentido, a Reforma a Seco do Metano (RSM) apresenta-se como uma metodologia já consolidada e ainda assim inovadora, uma vez que sua utilização promove o consumo de dois gases responsáveis pelo efeito estufa (CH4 e CO2), além de produzir gás hidrogênio em uma mistura chamada Gás de Síntese, ou SynGas. No presente trabalho, as reações de reforma a seco foram catalisadas por argilominerais sintéticos do tipo esmectitas ricos em ferro e níquel, com estrutura argilosa semelhante a amostra AS-ANi3 encontrada no depósito de níquel laterítico de Niquelândia-GO, Brasil. Com o objetivo de estudar a interação dos íons metálicos presentes nessas estruturas e a influência destes nas conversões do CH4 e CO2, esmectitas “modelos” semelhantes às encontradas em Niquelândia foram obtidas via síntese hidrotermal, sendo os íons de ferro e níquel alocados em diferentes locais da argila (como cátions estruturais e/ou cátions permutáveis) por meio de sucessivos ciclos de saturação ora com íons Ni+2, ora com íons Na+. A mineralogia e cristaloquímica das argilas minerais foram obtidas utilizando metodologias de Difração de Raios-X e espectrômetros do tipo FTIR. As amostras de argila naturais AS-ANi3 foram pré-tratadas com saturações dos mesmos íons permutáveis, seguido por dispersão com ultrassom e centrifugação segundo a Lei de Stokes, objetivando-se eliminar traços de impurezas. As amostras sintéticas e naturais passaram por ciclos de redução sob fluxo redutor de hidrogênio para se observar o comportamento das espécies redutíveis a 500oC e 700oC, por meio dos testes de Redução a Temperatura Programada (H2-RTP). Por fim, os catalisadores pré-reduzidos in situ com as mesmas faixas de temperatura de redução dos testes TPR foram testados em reforma a seco, tendo a amostra AS-ANi3-Na apresentado conversões de 43,2% e 45,9% de CH4 e CO2, respectivamente, ao final de 3 horas. Com relação as saponitas, a amostra SapMgNi-Na atingiu conversões de 44,5% de CH4 e 50% de CO2 ao fim de 3 horas de reação, enquanto a argila SapMg-Ni performou com 29,1% de CH4 e 35,4% de CO2 após uma hora de reação. Por outro lado, as baixas conversões da nontronita NtFeNi-Na, e as análises de DRX evidenciaram

o efeito deletério da formação da liga metálica do tipo FeNi para a reforma, independente da temperatura de pré-redução utilizada.