Modelagem cinética da reação de conversão de etanol em butanol com catalisadores de mg/al derivados de hidrotalcitas
Resumo
O butanol é sugerido como um possível substituto da gasolina ou como aditivo de combustíveis. Atualmente, sua principal rota de produção é através de matérias primas fósseis, fazendo com que rotas renováveis a partir de bioetanol tenham sido estudadas, sendo uma delas a partir utilizando catalisadores heterogêneos. Um tipo de catalisador são os óxidos mistos de Mg/Al obtidos através de hidrotalcitas, os quais apresentam alta área superficial específica, baixo custo e fácil síntese. Os estudos sobre este tipo de catalisador mostram a formação de vários compostos além de butanol, e sugerem que o mecanismo de formação segue a reação de Guerbet, onde várias reações acontecem em etapas. Apesar de mecanismos muito parecidos terem sido propostos, existe uma deficiência em relação à análise cinética das reações envolvidas. Utilizando um catalisador de Mg/Al derivado de hidrotalcita, testes catalíticos foram realizados em várias temperaturas, e após a coleta dos dados experimentais, diversas reações foram analisadas termodinamicamente a fim de propor um mecanismo que seja favorável para a formação de butanol e dos demais compostos formados. Após a análise termodinâmica, as reações favoráveis foram definidas, permitindo que fossem propostos dois modelos de reações elementares e um modelo heterogêneo. Os parâmetros cinéticos destes modelos foram estimados utilizando o método de enxame de partículas para a minimização de uma função objetivo, sendo também realizado o teste F de Fisher para comparação estatística entre modelos. Os resultados mostram que para os dados experimentais analisados, a reação de Guerbet não é o caminho mais favorável para a formação de butanol, enquanto que a condensação direta de duas moléculas de etanol se mostra como o principal mecanismo reacional. Entre os modelos analisados, o modelo heterogêneo foi o que apresentou os melhores resultados para a minimização da função objetivo, e que se mostrou o melhor modelo estatisticamente de acordo com o teste F de Fisher.
Coleções
Os arquivos de licença a seguir estão associados a este item: