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Novo processo pode transformar o bio-óleo de lignina em combustível de próxima geração

Fonte

Georgia Tech | Instituto de Tecnologia da Georgia

Data

quinta-feira, 17 setembro 2020 12:35

Áreas

Biotecnologia. Energia. Química.

Um novo processo multifásico de baixa temperatura para transformar o bio-óleo de lignina em hidrocarbonetos pode ajudar a expandir o uso da lignina, que é em grande parte um resíduo que sobra da produção de celulose e bioetanol de árvores e outras plantas lenhosas.

Usando um sistema de catalisador duplo de partículas de superácido e platina, pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia (Georgia Tech) mostraram que podem adicionar hidrogênio e remover oxigênio do bio-óleo de lignina, tornando o óleo mais útil como combustível e fonte de matérias-primas químicas. O processo, baseado em um ciclo incomum de hidrogênio, pode ser feito em baixa temperatura e pressão ambiente, melhorando a praticidade da atualização e reduzindo o aporte de energia necessário.

“Do ponto de vista ambiental e de sustentabilidade, as pessoas querem usar óleo produzido a partir de biomassa”, disse o Dr. Yulin Deng, professor da Escola de Engenharia Química e Biomolecular do Georgia Tech e do Instituto de Bioprodutos Renováveis. “A produção mundial de lignina na fabricação de papel e bioetanol é de 50 milhões de toneladas anuais, e mais de 95% disso é simplesmente queimado para gerar calor. Meu laboratório está procurando métodos práticos para atualizar os compostos de lignina de baixo peso molecular para torná-los comercialmente viáveis ​​como biocombustíveis e bioquímicos de alta qualidade”, destacou o pesquisador.

O processo foi publicado na revista científica Nature Energy.

Celulose, hemiceluloses e lignina são extraídas de árvores, gramíneas e outros materiais de biomassa. A celulose é usada para fazer papel, etanol e outros produtos, mas a lignina – um material complexo que dá força às plantas – é praticamente inutilizada porque é difícil se decompor em óleos de baixa viscosidade que poderiam servir de ponto de partida para querosene ou óleo diesel.

As técnicas de pirólise feitas em temperaturas acima de 400 graus Celsius podem ser usadas para criar bio-óleos como os fenóis da lignina, mas os óleos não têm hidrogênio suficiente e contêm muitos átomos de oxigênio para serem úteis como combustíveis. A abordagem atual para enfrentar esse desafio envolve adicionar hidrogênio e remover oxigênio por meio de um processo catalítico conhecido como hidrodesoxigenação. Mas esse processo requer altas temperaturas e pressões 10 vezes mais altas do que a pressão ambiente e produz carvão e alcatrão que reduzem rapidamente a eficiência do catalisador de platina.

O professor Deng e colegas decidiram desenvolver um novo processo baseado em solução que adicionaria hidrogênio e removeria o oxigênio dos monômeros de óleo usando um sistema catalítico de tampão de hidrogênio. Como o hidrogênio tem solubilidade muito limitada em água, a reação de hidrogenação ou hidrodesoxigenação do biocombustível de lignina em solução é muito difícil. O grupo do Dr. Deng usou ácido polioxometalato (SiW12) como agente de transferência de hidrogênio e catalisador de reação, o que ajuda a transferir gás hidrogênio da interfase gás-líquido para a solução em massa por meio de uma extração de hidrogênio reversível. O processo então liberou hidrogênio como uma espécie ativa H* em uma superfície de nanopartículas de platina sobre carbono, o que resolveu a questão-chave da baixa solubilidade do hidrogênio em água a baixa pressão.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Georgia Tech (em inglês).

Fonte: John Toon, Georgia Tech. Imagem: Pixabay.