A HDO X CRAQUEAMENTO CATALITICO

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 [GOLLAKOTA et al., 2016] No entanto, o processo de atualização é altamente complexo devido à presença de centenas de componentes no bio-óleo. Apesar de várias complexidades, vários mecanismos foram desenvolvidos para a melhoria do bio-óleo, como craqueamento catalítico,  hidrodesoxigenação (HDO), reforma a vapor, esterificação, emulsificação e extração supercrítica, Zhong e Wang [22].

HDO X CRAQUEAMENTO CATALITICO

[CHEN et al., 2018] Atualmente, duas rotas principais são investigadas para a atualização do bio-óleo. Um é o hidrotratamento catalítico, no qual o óleo de pirólise é tratado com catalisadores sob altas pressões de hidrogênio (30-140 bar) e temperaturas elevadas (acima de 300 ° C) (Choi et al., 2017). O outro é de craqueamento catalítico com catalisadores ácidos sólidos, à pressão atmosférica, sem consumo de H2, o que pode tornar craqueamento catalítico mais económico do que HDO se rendimentos aceitáveis forem alcançados.

HDO

[HAMED et al., 2018] O HDO de alta pressão utiliza alta pressão de hidrogênio para remover átomos de oxigênio dos compostos oxigenados, bem como a hidrogenação de anéis aromáticos . Pode minimizar o conteúdo de oxigênio de várias classes de grupos oxigenados, incluindo ésteres, fenóis , aldeídos , ácidos, cetons, etc. Dependendo da composição do composto orgânico, muitas reações podem ocorrer durante esse processo, entre as quais hidrogenação, descarboxilação , desidratação , hidrogenólise, hidrocracking e assim por diante.

[YIN et al., 2020] Este processamento catalítico requer temperaturas elevadas (80-450 ° C), de alta pressão de H2 (até 250 bar) e um catalisador eficaz [ 13 , 14 , 15 , 16 ].

[OUEDRAOGO, 2020 ] Entre todos os parâmetros necessários para uma atualização do bio-óleo, a temperatura, pressão e catalisador, são as principais variáveis a serem consideradas para a otimização. Os catalisadores são essenciais para aumentar o rendimento de bio-óleo, remover o oxigênio e aumentar o teor de hidrocarbonetos. A remoção de compostos oxigenados por tratamento térmico na presença de hidrogênio e catalisadores aumenta o teor de hidrocarbonetos conhecidos por serem estáveis e com alto valor calorífico.

[BALOCH et al., 2018] A hidrodeoxigenação (HDO) é um método modificado de craqueamento catalítico que é usado para remover o oxigênio sob a influência de um catalisador e a alta pressão de hidrogênio. Este processo pode diminuir o teor de oxigénio através da sua conversão em CO e H O [ 205 ] a partir de diferentes tipos de grupos oxigenados, tais como aldeídos , ácidos, fenóis , ésteres e cetonas [ 206 ]. Os parâmetros do HDO são significativamente diferentes dos do craqueamento de zeólito, especialmente no que diz respeito à pressão operacional.

VIAS DE REAÇÃO HDO

[OUEDRAOGO, 2020] múltiplas reações como hidrocracking, hidrodesulfurização, hidrogenação, desoxigenação, hidrodearomatização (HDA) e a hidro-desoxigenação (HDO) ocorrem durante a atualização de bio-óleos através do hidroprocessamento. A hidro-desoxigenação é a principal reação observada devido ao alto teor de compostos oxigenados nos bio-óleos. Muitos estudos destacaram que o HDO é eficiente apenas na presença de catalisadores de metal com hidrogênio (Elliott, 2015; Gunawan et al., 2013; Gutierrez et al., 2009). Duas reações principais ocorrem, hidrogenação sobre catalisadores metálicos e desoxigenação sobre catalisadores ácidos, ocorrem quando catalisadores bifuncionais são usados no hidroprocessamento (Si et al., 2017).

Os principais hidrocarbonetos produzidos após o HDO do bio-óleo lignocelulósico são ciclo-hexano, ciclo-hexeno, benzeno, tolueno e xileno.

[OUEDRAOGO, 2020] Guaiacol é um composto fenólico abundante no bio-óleo derivado da lignina com a fórmula C6H4 (OH) (OCH3) (Zhao et al., 2011). Os fenóis são compostos orgânicos ácidos encontrados nos óleos de pirólise. Sua estrutura mais simples pode ser descrita como benzeno com um grupo hidroxila (OH). O anisol é um composto orgânico presente no bio-óleo com formula  CH3OC6H5. O anisol pode ser obtido por desidratação de Guaiacol, como mostrado na Fig. 1. O cresol é classificado como um composto oxigenado no óleo de pirólise com a fórmula CH3C6H4OH (P-Cresol). De acordo com a Fig. 1, o HDO desses compostos oxigenados resultou em metilciclo-hexano, ciclo-hexano, ciclo-hexeno, ciclo-hexanol, benzeno e tolueno por hidrogenação, desoxigenação, desidratação, descarboxilação, descarbonilação, transacilação, alquilação e hidrogenólise.

[GOLLAKOTA et al., 2016]. As reações possíveis durante o processo de HDO são as seguintes: Reação de desidratação devido à polimerização de condensação, Adjaye e Bhakshi [131]. Reação de descarboxilação na qual o oxigênio é removido na forma de água, Mentzel e Holm [116]. Reação de hidrogenação envolve a saturação de compostos insaturados, Anders et al. [10] Reação de hidrogenálise relacionada ao rompimento de ligações C-O, Park et al. [121] Reações de hidrocraqueamento resultando na quebra de componentes moleculares superiores em moléculas menores, Hassanel et al. [51]

BIO-ÓLEO

[GOLLAKOTA et al., 2016] As propriedades físicas do bio-óleo demonstram que os bio-óleos são uma mistura complexa de centenas de compostos derivados das reações de despolimerização e fragmentação da celulose, hemicelulose e lignina presentes na biomassa. Compostos típicos presentes nos bio-óleos não processados incluem oxigenatos (tais como ácidos, ésteres, álcoois, cetonas e aldeídos), açúcares, furanos, hidrocarbonetos (tais como alceno, aromáticos), fenóis (tais como fenóis, anisóis, catecóis, guaiacóis, siringóis, etc.), espécies de alto peso molecular (como celulose, hemicelulose e lignina) e água (Wang et al. [68]).

[GOLLAKOTA et al., 2016] as composições fenólicas são estruturadas pela decomposição da lignina, enquanto diferentes oxigenados, por exemplo, açúcares e furanos, são produzidos pela despolimerização da celulose e hemicelulose da biomassa. Os ésteres, ácidos, álcoois, cetonas e aldeídos são obtidos pela decomposição aleatória de pequenos compostos oxigenados.

[GOLLAKOTA et al., 2016] O teor de umidade do bio-óleo é resultado da reação de desidratação do processo de pirólise da biomassa. O conteúdo da água varia em uma ampla faixa (15-30%), dependendo das condições do processo e da biomassa utilizada. A presença de água tem efeitos positivos e negativos nas propriedades do óleo. Ele reduz o poder calorifico do óleo-combustível. Por outro lado, melhora as características do escoamento, pois reduz a viscosidade do óleo que beneficia o processo de combustão