Uso de compostos de nióbio como catalisadores na produção de biocombustíveis: uma revisão

A necessidade de substituir combustíveis fósseis por biocombustíveis não é um tema recente na comunidade acadêmica. Pesquisadores estudam e desenvolvem combustíveis alternativos há décadas e, com isso, combustíveis como o biodiesel e o etanol de primeira geração se consolidaram no mercado. No entanto, esses biocombustíveis de primeira geração competem com a indústria de alimentos, o que afeta sua oferta e preço. Por outro lado, os combustíveis de segunda geração são produzidos a partir de biomassa lignocelulósica e resíduos orgânicos de atividades urbanas e agroindustriais, não competindo com a indústria de alimentos. No entanto, a maioria desses processos ainda não é economicamente viável. Duas das principais contribuições para essa inviabilidade são o baixo desempenho dos processos (baixa conversão da matéria-prima e baixa seletividade dos produtos de interesse) e o alto custo dos catalisadores, que muitas vezes são feitos de metais nobres de pouca disponibilidade. O Nióbio é um metal com diversas aplicações, mas ainda pouco explorado industrialmente como catalisador, apesar de possuir propriedades interessantes para essa finalidade. Este artigo de revisão compila trabalhos envolvendo o uso do nióbio e seus compostos como catalisador em diversos processos de produção de biocombustíveis, como esterificação, pirólise, liquefação, síntese Fischer-Tropsch, desoxigenação, entre outros. Além da revisão da literatura, este artigo apresenta uma análise crítica a respeito das aplicações de cada processo e tecnologia, bem como das pesquisas desenvolvidas pelos autores.

Activation of Cobalt Foil Catalysts for CO Hydrogenation

CO hydrogenation has been studied on cobalt foils as model catalysts for Fischer–Tropsch (FT) synthesis. The effect of pretreatment (number of calcinations and different reduction times) for cobalt foil catalysts at 220 °C, 1 bar, and H2/CO = 3 has been studied in a microreactor. The foils were examined by scanning electron microscopy (SEM). It was found that the catalytic activity of the cobalt foil increases with the number of pretreatments. The mechanism is likely an increase in the available cobalt surface area from progressively deeper oxidation of the foil, supported by surface roughness detected by SEM. The highest FT activity was obtained using a reduction time of only 5 min (compared to 1 and 30 min). Prolonged reduction caused the sintering of cobalt crystallites, while too short of a reduction time led to incomplete reduction and small crystallites susceptible to low turn-over frequency from structure sensitivity. Larger crystals from longer reduction times gave increased selectivity to heavier components. The paraffin/olefin ratio increased with the increasing number of pretreatments due to olefin hydrogenation favored by enhanced cobalt site density. From the results, it is suggested that olefin hydrogenation is not structure sensitive, and that mass transfer limitations may occur depending on the pretreatment procedure. Produced water did not influence the results for the low conversions experienced in the present study (<6%).