Catalisadores a base de ferro obtidos a partir de rejeitos piritosos, com potencial utilização para obtenção de gás de síntese através da reforma a seco de gás metano

Abstract

Grande parte da demanda energética contemporânea, é fornecida por combustíveis fósseis. O processo de combustão leva à emissão de gases de efeito estufa e ao aquecimento global. Para suprir a elevada demanda, a escassez das reservas de combustíveis fósseis, e a proteção do meio ambiente, devem ser exploradas fontes alternativas de energias limpas, bem como melhores tecnologias e métodos para utilização. Na reforma a seco, o dióxido de carbono (CO2) é utilizado para a produção de gás de síntese (H2+CO). O interesse nesta técnica é impulsionado pela possibilidade de capturar e reutilizar o dióxido de carbono (CO2) dos gases de exaustão de usinas elétricas e industriais. A reação de reforma a seco do metano é endotérmica e requer altas temperaturas de operação, geralmente na faixa de 650 a 1000 °C em presença de catalisadores adequados. A dispersão e o tamanho de partículas são fundamentais para o desenvolvimento de catalisadores com melhor atividade e estabilidade, ou seja, o grau em que um metal ativo é distribuído uniformemente sobre a área de superfície da fase de suporte. O Brasil possui uma das maiores reservas de carvão da América Latina, seu beneficiamento consiste de um modo geral em separação densitária e lavagem, o que gera um passivo ambiental expressivo. Esses resíduos contêm minerais sulfetados que propiciam a formação de drenagens ácidas (DAM), pois estes são ricos em sulfetos de ferro (FeS2) e oxidam-se em presença do ar e da água (H2O). A transformação da pirita (FeS2) em atmosfera oxidante pode ocorrer em dois modos, dependendo das condições de reação. Atribui-se ao processo mais simples de decomposição da pirita (FeS2) como oxidação direta, a qual se transforma em hematita (Fe2O3), essa ocorre a temperaturas entre 370°C e 480°C. A metodologia experimental teve como propósito o desenvolvimento de catalisadores a partir de rejeitos piritosos, objetivando uma oxidação direta da pirita (FeS2), através de um planejamento experimental, a qual teve como fatores a temperatura e a vazão de ar sintético, para verificação da área de superfície e da presença de hematita (Fe2O3). As propriedades físicas e químicas do rejeito “in natura” e dos catalisadores preparados foram determinadas utilizando as técnicas disponíveis de difratometria de raios-X (DRX), termogravimetria (TG), análise elementar de Carbono e Enxofre, fluorescência de raios X (FRX), área de superfície BET, e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os catalisadores apresentaram a fase hematita (Fe2O3) em nas condições de temperatura de 475ºC e de vazão de ar sintético de 40, 50 e 60mlmin-1. Os catalisadores apresentaram suas áreas de superfície específica (SBET) maiores em relação ao material in natura, tendo maior influência estatística a vazão de ar sintético nos resultados obtidos. As imagens de microscopia eletrônica de varredura mostram a porosidade do material ocasionada pelo processo oxidativo da pirita (FeS2).