Conversão de compostos fenólicos em bio-hidrocarbonetos

dc.creatorYuri Gontijo Rosa
dc.date.accessioned2026-01-21T11:58:03Z
dc.date.issued2025-10-16
dc.description.abstractIn this work, three Pd, Ru, and Ni catalysts impregnated in NbOPO4 were developed and evaluated for the conversion of phenolic compounds from eucalyptus wood pyrolysis bio-oil and cashew nut shell liquid (CNSL) into hydrocarbons. The catalysts were characterized by various techniques (XPS, TEM, Raman spectroscopy, H2-TPR, and XRD) and tested in hydrodeoxygenation reactions in the solvent-free approach. The formation of large RuO2 nanocrystals was observed in the Ru/NbOPO4 catalyst, with morphologies similar to nanorods, nanoneedles, and nanostars, which may have influenced the high hydrogenation activity. In turn, the NiPNb catalyst demonstrated excellent metal dispersion, which resulted in high transalkylation activity. The catalytic tests in this thesis demonstrated the high performance of the developed catalysts, achieving complete conversion of phenolic compounds from CNSL and bio-oil into hydrocarbons. It was observed that controlling the reaction conditions, Ru loading, and catalyst mass allowed the composition of the products to be directed, selectively favoring the formation of alkylphenols or cycloalkanes. Adjusting the Ru loading in the catalyst proved to be essential for preventing and controlling coke formation and metal leaching. The combination of the Ru/NbOPO4 catalyst with Hβ zeolite proved to be efficient in tandem hydrodeoxygenation, isomerization, and cracking processes, promoting the production of linear and branched hydrocarbons, cycloalkanes, and alkenes suitable for use as sustainable aviation fuels (SAF). For the first time, the production of a SAF fraction from CNSL with physicochemical properties like those of fossil aviation kerosene has been reported. In addition to introducing novel catalysts and presenting significant results, this thesis highlights the potential of the proposed processes for industrial decarbonization, contributing significantly to the energy transition and the valorization of phenolic waste (lignocellulosic biomass), as well as to its integration into the global energy matrix.
dc.description.sponsorshipOutra Agência
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/1449
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectFísico-química
dc.subjectFenóis
dc.subjectCompostos de nióbio
dc.subjectBiocombustíveis
dc.subjectHidrocarbonetos
dc.subjectCatalisadores
dc.subjectAviões - Combustíveis
dc.subject.otherBiocombustíveis avançados
dc.subject.otherBiorefinaria
dc.subject.otherCombustíveis sustentáveis de aviação
dc.subject.otherBiomassa residual
dc.subject.otherBioquerosene
dc.titleConversão de compostos fenólicos em bio-hidrocarbonetos
dc.typeTese de doutorado
local.contributor.advisor-co1Henrique dos Santos Oliveira
local.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1425-3514
local.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1393195761536555
local.contributor.advisor1Vânya Márcia Duarte Pasa
local.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-2510-3845
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5440854176015363
local.contributor.referee1Patricia Alejandra Robles Azocar
local.contributor.referee1Gisele Cristina Rabelo Silva
local.contributor.referee1Marcos Juliano Prauchner
local.contributor.referee1Marcelo Machado Viana
local.creator.IDhttps://www.linkedin.com/in/yurir/
local.creator.IDhttps://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=59913900700
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9983542426210375
local.description.resumoNeste trabalho,foram desenvolvidos e avaliados três catalisadores de Pd, Ru e Ni impregnados em NbOPO4 para a conversão de compostos fenólicos provenientes do bio-óleo da pirólise da madeira do eucalipto e do líquido da casca da castanha-de-caju (LCC) em hidrocarbonetos. Os catalisadores foram caracterizados por diversas técnicas (XPS, MET, espectroscopia Raman, TPR-H2 e DRX) e testados em reações de hidrodesoxigenação na ausência de solventes. Foram observados a formação de grandes nanocristais de RuO2 no catalisador Ru/NbOPO4, com morfologias semelhantes a nanobastões, nanoagulhas e nanoestrelas, que podem ter influenciado na alta atividade de hidrogenação. Por sua vez, o catalisador NiPNb demonstrou excelente dispersão metálica, o que resultou em uma alta atividade de transalquilação. Os testes catalíticos desta tese demonstraram o alto desempenho dos catalisadores desenvolvidos, atingindo conversão completa dos compostos fenólicos do LCC e do bio-óleo em hidrocarbonetos. Observou-se que o controle das condições reacionais, do conteúdo de Ru e da massa dos catalisadores permitiu direcionar a composição dos produtos, favorecendo seletivamente a formação de alquilfenóis ou cicloalcanos. O ajuste do conteúdo de Ru no catalisador mostrou-se fundamental para prevenir e controlar a formação de coque e a lixiviação do metal. A combinação do catalisador Ru/NbOPO4 com zeólita Hβ revelou-se eficiente em processos tandem de hidrodesoxigenação, isomerização e craqueamento, promovendo a produção de hidrocarbonetos lineares, ramificados, cicloalcanos e alcenos adequados para uso como combustívelsustentável de aviação (SAF). Pela primeira vez, foi relatada a obtenção de uma fração de SAF a partir do LCC, com propriedades físico-químicas similares às do querosene de aviação fóssil. Além de introduzir os catalisadores inéditos e apresentar resultados expressivos, esta tese evidencia o potencial dos processos propostos para a descarbonização industrial, contribuindo de forma significativa para a transição energética e a valorização de resíduos fenólicos (lignocelulósicos), bem como para a sua integração na matriz energética global.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0000-0002-7084-7739
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Química
local.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::FISICO-QUIMICA::CINETICA QUIMICA E CATALISE

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