Autor: Thiago Oliveira Cabral
Orientador(es): Fabio Souza Toniolo e Fábio Bellot Noronha
Instituição: PEQ/COPPE/UFRJ
Regional: 2
Data da defesa: 20/02/2019
Local da defesa: Centro de Tecnologia, Bloco G, COPPE/UFRJ

Resumo: Um dos processos e tecnologias que visam à utilização ou transformação do CO2 em produtos de valor agregado é a hidrogenação catalítica do CO2 para produção de CH4. O objetivo desse trabalho foi investigar a cinética da hidrogenação catalítica do CO2, variando­-se as pressões parciais de CO2 (4,1 – 32,4 kPa) e H2 (25,3 – 75,9 kPa) e calculando-se as taxas intrínsecas (TOF) de formação dos produtos da reação (CH4, CO e H2O), a qual foi conduzida sob condição de regime cinético, estado estacionário, reator diferencial e diferentes temperaturas (275, 300, 325 e 350°C). Um catalisador de Ru/SiO2 foi sintetizado por impregnação ao ponto úmido e caracterizado pelas técnicas de FRX, DRX, TPR-H2, fisissorção de N2, MET, quimissorção de H2 e CO e TGA. Evidências espectroscópicas acerca da reação superficial foram obtidas por DRIFTS, revelando a presença de bicarbonato e formiato adsorvidos sobre o suporte e espécies reativas e inativas de CO adsorvidas sobre as nanopartículas de Ru e na interface. Testes cinéticos mostraram que as taxas intrínsecas de CH4 e seletividade à metanação são maximizadas para maiores pressões de H2, menores pressões de CO2 e menores temperaturas. Por meio de modelagem mecanística e estimação de parâmetros, verificou-se que um modelo que contempla a adsorção dissociativa do CO2 (e considera também a hidrogenação direta da espécie reativa de CO* ou a dissociação assistida por H* da espécie HCO* como etapas elementares cineticamente determinantes, ou mais lentas) ajustou-se às experimentais de maneira estatisticamente mais representativa que outros modelos derivados de uma rota mecanística bicarbonato-formiato-CO*reativo-CH4, permitindo uma interpretação física e fenomenologicamente verossímil das estimativas paramétricas.

Palavras-chave: Hidrogenação catalítica do CO2; Espectroscopia no infravermelho; Modelagem cinética e mecanística; Estimação de parâmetros.