Título: ALTA PRODUÇAO DE HIDROGENIO E METANO ADVINDOS DO PROCESSO DE GASEIFICAÇAO CATALITICA EM AGUA SUPERCRITICA DE UMA MOLECULA MODELO DE PLASTICO (PET)
Título alternativo: HIGH METHANE AND HYDROGEN PRODUCTION BY CATALYTIC SUPERCRITICAL WATER GASIFICATION OF PET AS A MODEL MOLECULE OF PLASTICS
Autoria de: Larissa Sepini Fressato
Orientação de: Irineu Petri Junior
Coorientação de: Hary Demey Cedeno
Presidente da banca: Irineu Petri Júnior
Primeiro membro da banca: Vinícius de Macedo
Segundo membro da banca: Cristiane Alves Pereira
Terceiro membro da banca: Hary Demey Cedeno
Palavras-chaves: Plastic valorization, catalyst, Supercritical water gasification (SCWG), hydrogen, methane
Data da defesa: 07/12/2023
Semestre letivo da defesa: 2023-2
Data da versão final: 13/12/2023
Data da publicação: 13/12/2025
Referência: Fressato, L. S. ALTA PRODUÇAO DE HIDROGENIO E METANO ADVINDOS DO PROCESSO DE GASEIFICAÇAO CATALITICA EM AGUA SUPERCRITICA DE UMA MOLECULA MODELO DE PLASTICO (PET). 2023. 72 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2023.
Resumo: Os plásticos são uns dos principais contaminantes encontrado nos oceanos, e sua fragmentação em microplásticos representam uma ameaça adicional a fauna e flora aquática, sendo o polietileno tereftalato (PET) um dos mais significantes tipos de plásticos encontrados nesse meio. Assim, o PET foi usado neste trabalho, como uma molécula modelo, para viabilizar a produção de metano e hidrogênio, por meio do processo de gaseificação em água supercrítica (SCWG) como uma possível via de tratamento e reciclagem deste resíduo. O experimento foi conduzido em duas temperaturas (acima do ponto crítico da agua) 450?C e 600?C, para estudo da influência deste parâmetro na produção de gás. O patamar adotado no reator foi de 30 min para todos os experimentos, em um reator batelada. Os produtos gasosos, líquidos e sólidos obtidos pós SCWG foram caracterizados e quantificados por FTIR, MEV, GC-MS, HPLC, cromatografia iônica, COT e micro-GC. Os dados experimentais foram comparados com os cálculos de equilíbrio termodinâmico, e os resultados mostraram que o aumento da temperatura de 450?C a 600?C acarretou no aumento da produção de gás total (de 8,6 mol gásKg de matéria seca introduzida a 22 mol gásKg de matéria seca introduzida). Os experimentos com catalisador de Raney-Nickel indicaram um aumento significante na conversão de carbono em gás produzido em ambas as temperaturas. O máximo de gas produzido, com catalisador foi 63,4 mol gásKg de matéria seca introduzida a 600?C, sendo quase três vezes maior que o obtido nas mesmas condições sem catalisador. O poder calorífico do gás obtido com catalisador foi de 64,7MJKg gás a 600?C e 57,9MJKg gás a 450?C. Além disso, a performace obtida à 450?C na presença de catalisador foi melhor que a 600?C sem catalisador (50 mol gásKg de materia seca introduzida e 22 mol gásKg de materia seca introduzida, respectivamente). Em temperaturas amenas (450?C) a produção de metano foi favorecida na fase gasosa (21,3 mol CH4Kg matéria seca) e há grande presença de ácidos detectada na fase aquosa. Enquanto a 600?C, a produção de hidrogênio foi favorecida na fase gasosa (20,6 mol H2Kg materia seca introduzida) e a formação de fenol favorecida na fase aquosa sem catalisadores. A presença de catalisadores inibiu a formação de fenol em ambas temperaturas. Além disso, um possível mecanismo de reação do PET em condições supercríticas foi proposto para começar a entender e desenvolver essa abordagem sustentável para a valorização de resíduos de PET pelo processo de gasificação catalítica em água supercrítica.
Abstract: Plastics are among the primary contaminants found in oceans, and their fragmentation into microplastics poses an additional threat to aquatic fauna and flora. Polyethylene terephthalate (PET) stands out as one of the most abudant types of plastics in this environment. Hence, PET was utilized in this study as a model molecule to enable the production of methane and hydrogen through the supercritical water gasification (SCWG) process, aiming at a potential treatment and recycling method for this waste. The experiments were conducted at two different temperatures (above the critical point of water) 450 ?C and 600 ?C, in order to study the influence of this parameter on the conversion yield. The holding time in the reactor was set at 30 min for all test, in a batch reactor. The gaseous, liquid, and solid products obtained after SCWG were characterized and quantified using FTIR, SEM, GC-MS, HPLC, ion chromatography, TOC, and micro-GC. The experimental data were compared to the thermodynamic equilibrium calculations and the results showed that increasing the temperature from 450 ?C to 600 ?C, the total gas yield is highly improved (from 8.6 mol gaskg of dried feedstock to 22 mol gaskg of dried feedstock). The experiments with Raney-nickel catalyst indicated a significant improvement of the carbon conversion yield which conducted to a higher gas production from mild to higher temperatures. The maximum total gas yield obtained with this catalyst was 63.4 mol gaskg of dried feedstock at 600 ?C, which is almost 3 times higher than that obtained at the same operating conditions without catalyst. The HHV of the obtained gas at 600 ?C with the catalyst was 64.7 MJkg gas and 57.9 MJkg gas at 450?C. At mild temperatures (450?C), methane production was favored in the gaseous phase (21.3 mol CH4kg dry matter), and the aqueous phase exhibited a high presence of acids. Conversely, at 600?C, hydrogen production was favored in the gaseous phase (20.6 mol H2kg dry matter introduced), and phenol formation was favored in the aqueous phase without catalysts. The presence of catalysts inhibited phenol formation at both temperatures. Additionally, a potential reaction mechanism of PET under supercritical conditions was proposed to begin understand and develop this sustainable approach for valorizing PET waste through catalytic gasification in supercritical water.
URI alternaviva: sem URI do Repositório Institucional da UFLA até o momento.
Curso: G033 - ENGENHARIA QUÍMICA (BACHARELADO)
Nome da editora: Universidade Federal de Lavras
Sigla da editora: UFLA
País da editora: Brasil
Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso
Nome da língua do conteúdo: Inglês
Código da língua do conteúdo: eng
Licença de acesso: Acesso aberto
Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras
URI da licença: repositorio.ufla.br
Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br
Detentores dos direitos autorais: Larissa Sepini Fressato e Universidade Federal de Lavras
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