[pt] A síntese de Fischer-Tropsch converte o gás de síntese (H2 + CO), em uma variedade complexa de hidrocarbonetos na presença de um catalisador (principalmente Co/Al2O3). Neste trabalho foram estudados catalisadores de Co e o Fe (1 e 5% em massa), incorporados aos suportes: zeólitas KL, HL 0,1M e HL 1,0 M, além da peneira molecular mesoporosa MCM- 41, pelo método de impregnação úmida incipiente, para a reação de Fischer- Tropsch. As amostras preparadas foram analisadas pelas técnicas de: Espectometria de Emissão Atômica de Plasma Acoplado Induzido, Adsorção Física de N2 pelo método BET, Difração de Raios-X, Redução com Temperatura Programada, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Quimissorção de Hidrogênio e Espectroscopia no Infravermelho de piridina adsorvida. Além disso, as amostras foram avaliadas em um reator de leito fixo na reação de Fischer-Tropsch. Para as amostras de ferro, com mesmo teor e suportes diferentes, pode-se observar que a amostra suportada na MCM-41 apresentou um grau de redução menor. Entre as amostras de ferro suportadas na KL, a 5% Fe/KL apresentou maior grau de redução e foi observado por microscopia eletrônica de transmissão (MET) que as partículas de ferro apresentaram diâmetro em torno de 6 nm. Para as amostras de cobalto foi observado que a temperatura de redução da amostra suportada na MCM-41 foi mais alta. A amostra 5% Co/KL apresentou um maior grau de redução. Foi possível observar por MET que as partículas de cobalto apresentaram diâmetro variando entre 8 e 20 nm. Verificou-se que o catalisador com maior teor de ferro proporcionou uma maior conversão de CO, tendo sido a distribuição de produtos deslocada para as frações mais leves. Comparando os catalisadores de ferro suportados na zeólita KL e na MCM-41 pode-se concluir que as conversões são da mesma ordem de grandeza. Foi observado que o ferro foi mais ativo que o cobalto em termos de conversão do CO, sendo que o cobalto promoveu a formação de uma maior quantidade de produtos na faixa de diesel, assim como uma menor quantidade de leves. / [en] The Fischer- Tropsch synthesis converts the synthesis gas (H2 + CO), in a complex variety of hydrocarbons, using a catalyst (Co/Al2O3 normally) were introduced to the used supports by the wetness incipient impregnation. The samples were analyzed by several techniques such as: plasma- emission spectrometry (ICP- EAS), N2 physical adsorption by BET method, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), transmission electronic microscopy (TEM), hydrogen chemisorption and Infrared Spectroscopy of adsorbed pyridine. The catalysts were evaluated using a fixed bed reactor in the Fischer-Tropsch synthesis. For the iron samples, with the same metal content and different supports, it was observed that the MCM-41 sample presented the lowest reduction level. Among the iron samples supported in KL zeolite, the 5% Fe/KL sample presented the largest reduction level. It was observed by transmission electronic microscopy that the iron particles diameter measured around 6 nm. For the cobalt samples, it was observed that the reduction temperature of the MCM-41 supported was the highest one. The 5% Co/KL sample presented the largest reduction level. It was observed by TEM that the cobalt particles presented diameters in the range from 8 to 20 nm. It was verified that the catalyst with the largest iron percentage promoved the highest CO conversion. The products distribuition was shifted to light fractions. It was observed similar conversions to iron catalysts supported in the KL zeolite and in the MCM- 41 mesoporous molecular sieve. The iron catalysts were more active than the cobalt ones in the CO conversion, but tha cobalt catalysts promoted a higher content of diesel fraction and lesser light fractions.

[pt] Existe uma crise energética devido ao excessivo consumo do petróleo e à contaminação em suas diversas formas. Há enormes reservas de gás natural e a conversão deste gás em combustíveis líquidos a partir do gás de síntese, que vem do gás natural, via metanol, e posterior transformação do metanol em hidrocarbonetos é uma interessante alternativa. Catalisadores híbridos formados por um catalisador de síntese de metanol e um material ácido poroso, geralmente uma zeólita, são empregados para esta síntese direta. Seis famílias de catalisadores híbridos foram sintetizadas onde diversas variáveis foram testadas como: método de preparação do catalisador híbrido, método de preparação do catalisador de síntese de metanol, fase ativa, razão catalisador de síntese de metanol/zeólita, acidez da zeólita e diferente promotor. A zeólita empregada em todos os sistemas foi a H-ferrierita. O método de preparação influenciou nas propriedades estruturais, texturais, morfológicas, ácidas e catalíticas do catalisador híbrido. O melhor método de preparação do catalisador híbrido foi o método de coprecipitação-sedimentação que se mostrou mais ativo em temperaturas acima de 300°C. Observaram-se diferenças morfológicas nas partículas do catalisador de síntese de metanol (CSM) quando diferentes métodos de preparação foram empregados. O cobre, entre as fases ativas, mostrou-se a melhor na síntese direta de hidrocarbonetos a partir do gás de síntese em temperaturas acima de 300°C. A melhor razão catalisador de síntese de metanol/zeólita, nesta síntese direta, foi de 2:1. O cromo no sistema Cu-Zn-Al favoreceu a atividade em 250°C. Baixas razões acidez total/área de Cu(0) e altas temperaturas (350 e 400°C) favoreceram maiores conversões e seletividades em propano e butano, baixas temperaturas (300°C) favoreceram a formação de DME. Altas razões acidez total/área de Cu(0) favoreceram a formação de etano. A distribuição dos produtos na síntese direta de hidrocarbonetos a partir do gás de síntese foi dependente da temperatura de reação. Éter dimetílico apresentou um máximo em 300ºC. A síntese do metanol, parece ser a etapa limitante do processo. / [en] An energy crisis due to the extreme consumption of the oil and to the contamination in its diverse forms exists. There are enormous natural gas reserves and the conversion of this gas in liquid fuels from the synthesis gas, through methanol, and posterior transformation of methanol in hydrocarbons is an interesting alternative. Hybrid catalysts based in methanol synthesis catalyst and an acidic porous material such as zeolites, are used for this direct synthesis. Six groups of hybrid catalyst were prepared and several properties studied such: preparation method of the hybrid catalyst, preparation method of the methanol synthesis catalyst, active site, CuO-ZnO-Al(2)O(3)/H- ferrierite ratio, acidity of the zeolite and different promoter. The zeolite used in all the systems was the ferrierite. The preparation method influenced the structural, textural, morphologic, acid and catalytic properties of the hybrid catalyst. The coprecipitationsedimentation method was more active in temperatures above 300°C. Morphologic differences in particles of the catalyst of methanol synthesis were observed when different preparation methods were used. The copper as active site was the better in the direct synthesis of hydrocarbons from synthesis gas in temperatures above 300°C. The best CuO-ZnO-Al(2)O(3)/H- ferrierite catalyst ratio, in this direct synthesis, was 2:1. The chromium in the Cu-Zn- Al system favored the activity in 250°C. Low acidity/metallic area Cu(0) ratio and high temperatures (350 and 400°C) favored higher activities and selectivities in propane and butane, lower temperatures (300°C) favored the DME formation. High acidity/metallic area Cu(0) ratio favored the formation of ethane. The hydrocarbons distribution was dependent on the reaction temperature. Dimethyl ether showed a maximum at 300°C. The methanol, seens to be the limitant step of the process.

[pt] O processo industrial para a síntese de amônia utiliza um catalisador de ferro triplamente promovido, operando em condições drásticas a temperaturas entre 400 e 700°C e a uma pressão bastante elevada (aproximadamente 300 atm). Novos catalisadores vêm sendo estudados, em substituição ao ferro, para aumentar ainda mais a produção de NH3. A principal vantagem dos catalisadores a base de rutênio é que eles são menos sensíveis à contaminação pela amônia que os catalisadores a base de ferro. O objetivo deste trabalho foi avaliar catalisadores de rutênio suportados em zeólitas e hidrotalcita promovidos por cátions básicos para a síntese de amônia. Foi verificada a influência do tipo de suporte nos catalisadores de rutênio, do tipo e forma de introdução dos precursores de rutênio, o papel da adição de cátions promotores (Ba e Cs) sobre a interação metal-suporte e na atividade dos catalisadores de rutênio na reação de síntese de amônia. Os catalisadores de rutênio suportados na hidrotalcita apresentaram as maiores conversões na reação de síntese de amônia. Eles apresentaram os mais altos níveis de dispersão e redução das partículas metálicas. O bário, apesar de ter diminuído menos a interação do rutênio com o suporte, se mostrou um promotor mais efetivo na reação de síntese de amônia que o césio. A ordem de introdução do bário apresentou efeitos diferentes, dependendo do suporte, sobre o desempenho dos catalisadores de rutênio. O método de impregnação com carbonila de rutênio se mostrou o mais efetivo, conduzindo a catalisadores de rutênio mais básicos e mais ativos na reação de síntese de amônia. / [en] The industrial ammonia synthesis process uses a triple promoted iron catalyst, operating at drastic temperature conditions between 673K and 973K, and high pressure (300atm). New catalysts have been studied, replacing iron, to increase NH3 production. The main advantage of Ru-based catalysts is that they are less sensitive to poisoning by ammonia than Fe-based catalysts. The aim of this work was to evaluate ruthenium catalysts supported on zeolites and hydrotalcite promoted by basic cations for ammonia synthesis reaction. The influence of the support type on the ruthenium catalysts and of introduction way of the ruthenium precursors was verified. Also the hole of the cationic promoters (Ba and Cs) on the metal-support interaction and on the ruthenium catalysts activity in the ammonia synthesis reaction was examined. The ruthenium catalysts supported on hydrotalcite had the highest conversion in the ammonia synthesis reaction. They presented the highest degrees of dispersion and reduction of metallic particles. The barium, despite having decreased the interaction between the ruthenium and the support, showed to be a more effective promoter on the synthesis of ammonia than the cesium. The barium introduction order resulted in different effects over the ruthenium catalysts performance depending on the support. The impregnation method with ruthenium carbonil was the most effective, leading to more basic ruthenium catalysts and more actives in the ammonia synthesis reaction.

[pt] A preocupação ambiental é um tema que vem ganhando seu espaço em pesquisas de diversas áreas, é necessário que a dependência da utilização de combustíveis fósseis não aumente, para que os impactos gerados por eles no meio ambiente como a poluição e o efeito estufa sejam então controlados. Além disso, o uso de fontes alternativas como matéria-prima para a geração de energia possui grande importância nessa substituição. O presente trabalho visa avaliar o potencial do óleo de coco para a produção de um bio-óleo a partir da catálise heterogênea utilizando catalisadores metálicos de Ni e Mo suportados em sílica mesoporosa (SBA-15). Os catalisadores e o suporte foram sintetizados manualmente, calcinados e passaram por diversas análises de caracterização. Para a reação, utilizou-se a temperatura de 370 graus Celsius, pressão na faixa de 10 a 15 bar, e um tempo de reação de 2 horas. Após o bio-óleo ser produzido o mesmo foi filtrado e destilado, para se trabalhar na faixa do diesel. Por fim, o óleo passou por duas análises de caracterização, sendo elas, a determinação do ponto de fulgor e massa específica, para então avaliar o potencial do óleo de coco na substituição dos combustíveis tradicionais. A síntese do suporte e a impregnação dos catalisadores foi considerada satisfatória, pois os resultados se apresentaram de acordo com a literatura, mostrando que se tratam de materiais mesoporosos, e além disso, a presença dos metais foi comprovada. Após as análises de caracterização, o bio-óleo produzido a partir do catalisador de níquel foi considerado o melhor, visto que, suas propriedades ficaram dentro da faixa esperada (ponto de fulgor de 41 graus Celsius e uma massa específica de 0,8408 g/cm3) para um combustível derivado do petróleo, e além disso, teve uma eficiência de 45,05 porcento na redução da concentração de oxigênio. / [en] The environmental concern is a theme that has been gaining its place in several research, so it is necessary that the dependence on using fossil fuels must not increase, to control the impacts, like the pollution and the greenhouse effect, with are generate by them. Furthermore, the use of alternatives sources like feedstock to generation of energy has a big importance in this replacement. This work wants to evaluate the coconut oil s potential to produce a bio oil by heterogeneous catalysis using three metals catalysts (nickel, molybdenum and both of them) supported in a mesoporous silica. The catalysts and the support were manually synthesized, calcined and characterized. For the reaction, we used 370 Celsius degrees, a pressure in the range 10-15 bar and the time reaction was 2 hours. After the production of bio oil, it was filtrated and distillated, to work in the diesel range. Besides that, this oil was analyzed to determine two characteristics, flash point and specific mass, and with the result, we could evaluate the potential of coconut oil in the replacement of traditional fuels. The support s synthesis and the catalysts impregnation was considered satisfactory, because the results were presented according to the literature, showing that they are really mesoporous materials and besides that the presence of metals was proven. After characterization analyzes the bio oil produced by the nickel catalyst was considered the best, because your properties were within expected range (flash point equal 41 Celsius degrees and specific mass equal 0,8408 g/cm3 ), for a petroleum derived fuel, and had an efficiency of 45,05 percent in reducing oxygen concentration.

[pt] O biodiesel é um biocombustível produzido tipicamente a partir da transesterificação e/ou esterificação, de óleos vegetais (ex. soja e dendê) que é constituído por diferentes tipos de ácidos graxos como, por exemplo, ácido oleico, linoleico, linolênico em composições distintas. Todavia, entre os artigos encontrados na literatura que abordam simulações e intensificação de processos industriais na produção do biodiesel, a composição química do óleo é simplificada, reduzindo-se ao triglicerídeo de maior concentração. A fim de analisar a intensificação do processo de obtenção de biodiesel, a partir do óleo de soja, utilizando destilação reativa, inicialmente, foi realizado a comparação das propriedades do biodiesel, como densidade, viscosidade e composição, produzido via catálise homogênea e heterogênea, considerando-se a composição química total do óleo de soja e considerando apenas o triglicerídeo majoritário, composto por uma molécula de ácido oleio e duas de ácido linoleico. A análise confirmou que não há alteração significativa nos resultados em substituir a composição do biodiesel por uma fração única de triglicerídeos, devido à proximidade de propriedades físico-químicas. Visto isto, o desenvolvimento da simulação e intensificação do processo foi desenvolvido a partir do componente majoritário no óleo de soja. Considerando o déficit de informações completas relacionando os estudos de composição, destilação reativa, integração energética e avaliação econômica, a tese complementa uma metodologia para simular a produção do biodiesel via catálise homogênea e heterogênea, utilizando a destilação reativa (DR), integração energética e considerando a viabilidade financeira de todos os fluxogramas estudados. Nas simulações desenvolvidas resultaram um melhor aproveitamento da energia presente nos correntes quentes disponíveis, e assim reduzindo-se o investimento em utilidades. Concluiu-se que ao empregar a destilação reativa, para catálise homogênea e heterogênea, há energia a ser economizada, em torno de 30 a 48 por cento, ou seja, há disponibilidade de modificação no processo para que ocorra um melhor aproveitamento e economia de energia. A partir disto, empregou-se a integração energética, utilizando o sistema de reaproveitamento energético, obtendo um melhor cenário para o estudo energético proporcionando uma economia de 70 por cento e 65,8 por cento de energia nos processos homogêneo e heterogêneo, respectivamente. Quanto à viabilidade econômica, considerou-se a capacidade do processo com vida útil de 15 anos e as simulações indicaram rendimentos positivos e sugere-se serem viáveis economicamente. Porém, ao empregar a destilação reativa com intensificação do processo, a redução de gastos energéticos e financeiros com o catalisador heterogêneo se mostrou ser a melhor opção energeticamente e economicamente. Comparando o sistema com gastos, o inicial homogêneo, com o econômico, dito anteriormente, a economia de energia das utilidades foi em torno de 80 por cento e a diferença no valor presente líquido (VPL) de 744.089,84 de dólares. O resultado mostrou que o investimento em mais trocadores de calor de correntes de processo somados à redução de equipamentos da via por catalise heterogênea permitiu alcançar uma relação de custo alternativa mais atraente que o processo tradicional via catálise homogênea ainda que o custo do catalisador seja maior no caso heterogêneo. / [en] Biodiesel is a biofuel typically produced from transesterification and/or esterification of vegetable oils (eg soy and palm oil) which is made up of different types of fatty acids such as, for example, oleic, linoleic, linolenic acid in different compositions. However, among the articles found in the literature that address simulations and intensification of industrial processes in the production of biodiesel, the chemical composition of the oil is simplified, reducing it to the highest concentration triglyceride. In order to analyze the intensification of the process of obtaining biodiesel from soybean oil, using reactive distillation, initially, a comparison of the properties of biodiesel, such as density, viscosity and composition, produced via homogeneous and heterogeneous catalysis was performed, considering - the total chemical composition of soybean oil and considering only the major triglyceride, composed of one molecule of oleic acid and two of linoleic acid. The analysis confirmed that there is no significant change in the results in replacing the biodiesel composition with a single fraction of triglycerides, due to the proximity of physicochemical properties. In view of this, the development of simulation and process intensification was developed from the major component in soybean oil. Considering the lack of complete information relating composition studies, reactive distillation, energy integration and economic evaluation, the thesis complements a methodology to simulate the production of biodiesel via homogeneous and heterogeneous catalysis, using reactive distillation (DR), energy integration and considering the financial feasibility of all studied flowcharts. The simulations developed resulted in a better use of the energy present in the available hot currents, thus reducing the investment in utilities. It was concluded that when using reactive distillation, for homogeneous and heterogeneous catalysis, there is energy to be saved, around 30 to 48 percent, that is, there is availability of modification in the process so that there is a better use and energy saving. From this, energy integration was used, using the energy reuse system, obtaining a better scenario for the energy study, providing savings of 70 percent and 65.8 percent of energy in homogeneous and heterogeneous processes, respectively. As for the economic feasibility, it was considered the capacity of the process with a useful life of 15 years and the simulations indicated positive yields and are suggested to be economically viable. However, by employing reactive distillation with process intensification, the reduction of energy and financial costs with the heterogeneous catalyst proved to be the best option energetically and economically. Comparing the system with expenses, the initial homogeneous, with the economic, mentioned above, the energy savings of the utilities was around 80 percent and the difference in the net present value (NPV) of 744,089.84 dollars. The result showed that the investment in more process current heat exchangers, added to the reduction of equipment in the heterogeneous catalysis path, allowed to reach a more attractive alternative cost ratio than the traditional process via homogeneous catalysis, even though the cost of the catalyst is higher in the heterogeneous case.