Hidrocraqueamento catalítico de óleo de pinhão-manso sobre argila natural para bio

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13419 (2023) Citar este artigo

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Atualmente, a conversão de biomassa para produzir biocombustíveis de alto valor, como biodiesel e biocombustível para aviação, tem despertado interesses crescentes, quando usada para substituição parcial de combustíveis petrolíferos em diferentes proporções é uma solução promissora devido ao problema de esgotamento das reservas de petróleo e ambientais. propósitos. O óleo não comestível de Jatropha pode ser transformado em biocombustível quando submetido ao hidrocraqueamento sob pressão de hidrogênio usando uma argila natural ativada como catalisador em um reator descontínuo de alta pressão. O tipo de produto e sua qualidade e quantidade dependem das condições do processo, como tempo de reação, temperatura e tipo, forma e quantidade do catalisador. O presente trabalho tem como objetivo estudar o processo de hidrocraqueamento do óleo de pinhão manso em diferentes condições de operação. O catalisador é caracterizado usando SEM, FTIR, XRF e XRD. O efeito da variação das condições do processo foi estudado e discutido. Os resultados mostraram que o maior rendimento de 40% de biocombustível de aviação foi alcançado a uma temperatura de 350 °C, pressão de H2 de 4 bar e tempo de reação de 18 min. os produtos de biocombustível de aviação foram testados e suas especificações estavam em conformidade com as especificações ASTM D1655, ou seja, o ponto de congelamento (-56 °C), o ponto de fulgor (53 °C) e o teor de goma existente (5,9 mg/100 ml).

Vários desafios enfrentam a demanda e a oferta de energia no mundo. O aumento do consumo de petróleo em todo o mundo afeta as reservas de combustíveis fósseis. O consumo total diário global de petróleo atingiu 99,56 milhões de barris em 2022. As reservas estimadas de petróleo serão esgotadas em menos de cinquenta anos, à taxa de consumo atual de 2,7% anualmente 1,2. Além disso, as emissões exauridas pela combustão de combustíveis fósseis são grandes contribuintes para o aquecimento global e a poluição ambiental3,4,5. A consciência ambiental, o esgotamento dos combustíveis fósseis e o aumento do consumo e preço da energia são os principais fatores que levam à busca de recursos energéticos alternativos para substituir os combustíveis fósseis4,6,7,8.

As fontes de energia renováveis ​​diminuem o efeito dos gases com efeito de estufa e são superiores aos combustíveis fósseis no que diz respeito às suas emissões mais baixas de SOx, CO e CO29. As tecnologias representativas de fontes de energia renovável incluem células de combustível, energia hidrelétrica, energia solar, energia geotérmica, energia eólica, biocombustível e produção de hidrogênio10,11.

O biocombustível para aviação é uma das fontes mais importantes de energia renovável e verde que deverá substituir gradualmente os combustíveis fósseis num futuro próximo, com maiores proporções de mistura. Prevê-se que atinja 25% em 2020, 30% em 2030 e 50% em 205012,13,14,15. Os biocombustíveis podem ser produzidos a partir de diversas matérias-primas agrícolas, através de diferentes métodos de produção, dependendo dos produtos finais e matérias-primas necessários16. Estes são principalmente à base de óleo vegetal e biomassa. A matéria-prima à base de óleo vegetal inclui óleos comestíveis e não comestíveis, óleo de cozinha usado, jatropha, jojoba, colza, mamona e óleo de microalgas. A matéria-prima de biomassa inclui resíduos, biomassa aquática, culturas energéticas e produtos florestais 9,10,14,17.

A Jatropha curcas parece ser a melhor planta para utilização na produção de biocombustíveis de segunda geração, que são combustíveis produzidos a partir de matérias-primas agrícolas não alimentares e resíduos agrícolas ou florestais18. J. curcas pode ser cultivada em áreas improdutivas e marginais. Dado que J. curcas cresce em solos degradados e não compete com a produção agrícola como matéria-prima não alimentar, o seu cultivo para a produção de biodiesel não resulta numa mudança no uso da terra. Pode ser plantada no deserto ou ao longo dos limites dos campos dos agricultores, o custo da plantação é em grande parte incorrido no primeiro ano e o material de plantação melhorado pode fazer uma enorme diferença no rendimento, o cultivo da planta de jatropha e a sua manutenção criam empregos. A produtividade anual de sementes de jatropha no Egipto é de cerca de 1,36 toneladas/ração no 1º ano e 3,4 toneladas/ração no 3º ano irrigadas com 6000 m3/alimentação/ano de águas residuais municipais tratadas primáriamente19. Um subproduto da extração do óleo, como a torta de sementes, pode ser compostado para criar fertilizante orgânico, que pode então ser utilizado como adubo orgânico20. Isto poderia reduzir as emissões de N2O provocadas pelos fertilizantes contendo nitrogênio. Por último, mas não menos importante, J. curcas pode representar uma oportunidade para as nações em desenvolvimento lucrar com a crescente procura de biocombustíveis21. A planta Jatropha curcas L. é robusta, resistente a pragas e à seca e não comestível para animais. É cultivado principalmente em países tropicais como uma cerca viva para proteger a agricultura de bovinos, ovinos e caprinos.