Controle de emissões atmosféricas na combustão de gás natural utilizando catalisadores nanoestruturados obtidos pela técnica Electrospinning

Abstract

Catalisadores na forma de fibras nanoestruturadas, utilizados na combustão catalítica do gás natural, foram sintetizados através da técnica electrospinning a partir de uma solução polimérica. A obtenção da solução precursora polimérica de óxido e aditivo foi baseada na hidrólise e condensação de sais, onde foi utilizado nitrato de cério em solução de Polivinilbutiral (15%), e em meio alcoólico. O catalisador obtido baseado em óxido de cério foi dopado com diferentes teores de cobre, a fim de estudar a influência dos metais de transição na combustão do metano. O presente trabalho tem intuito de avaliar as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) durante a combustão de metano, em relação ao tipo de catalisador utilizado. As fibras após serem sintetizadas foram tratadas termicamente e o produto obtido na forma de um não-tecido foi caracterizado quanto a sua cristalinidade por difração de raios X, área superficial específica pelo método BET (Brunauer–Emmett–Teller), TGA/ATD (análise termogravimétrica), morfologia por MEV (microscopia eletrônica de varredura), comportamento térmico e atividade catalítica. A atividade catalítica das fibras de cério foi mensurada através da reação de combustão de metano e ar sintético, onde foram acompanhadas as variações das emissões dos gases de combustão NOx, CxHy, CO e CO2 através de um analisador de gases. As fibras mostraram-se fortemente reativas para a combustão do gás natural, o que é extremamente significativo uma vez que a combustão catalítica do metano é utilizada para a geração de energia térmica. Após o tratamento térmico, as mesmas sofreram significativa alteração na área superficial, provavelmente devido à intensidade de reações de combustão dos nitratos presentes e da geração de calor envolvido nessa reação. Observou-se de maneira geral que a presença de cobre na estrutura do óxido de cério contribui para a diminuição da quantidade de NOx gerada durante a queima de metano em presença de ar sintético, e que o tipo de tratamento térmico, as fases cristalinas presentes e a área superficial afetam as propriedades físicas, químicas e catalíticas das fibras de óxido de cério.