Síntese e avaliação de catalisadores sólidos ácidos para conversão direta do Dióxido de Carbono em Metanol e Dimetil Éter através da hidrogenação/desidratação.

Abstract

Este estudo aborda a hidrogenação do dióxido de carbono (CO₂) em produtos químicos de maior valor agregado, como metanol e dimetil éter (DME), utilizando catalisadores heterogêneos à base de Cu-Zn suportados em dois materiais distintos: HZSM-5 modificada com CaO (Catalisador A) e alumina (Catalisador B). O objetivo foi investigar o desempenho catalítico e a seletividade desses materiais sob diferentes condições operacionais, contribuindo para estratégias de mitigação das emissões de CO₂. Os ensaios foram conduzidos em uma unidade reativa automatizada PID, utilizando um reator de leito fixo com diâmetro interno de 8,4 mm e comprimento total de 286,9 mm. A alimentação foi realizada a uma velocidade espacial de 0,5 h⁻¹ e uma razão molar CO₂/H₂ de 1/3 em todos os experimentos. As análises de caracterização revelaram que o catalisador B exibiu uma área superficial específica superior em relação ao catalisador A. Já na difração de raios X (DRX) foi evidenciada a presença de fases cristalinas bem definidas, enquanto a microscopia eletrônica de varredura (MEV) exibiu morfologias distintas entre os materiais estudados. Os testes catalíticos demonstraram que ambos os sistemas apresentaram melhor desempenho com o aumento da temperatura, atingindo sua máxima eficiência a 240°C e 30 bar. As conversões de CO₂ variaram de 14,4% a 19,9% para o catalisador A e de 10,51% a 21,37% para o catalisador B. Em termos de seletividade, o catalisador A favoreceu a produção de metanol, com valores variando entre 40,64% e 94,46%, enquanto a formação de DME atingiu 54,70% nas melhores condições operacionais. O catalisador B apresentou seletividade para metanol entre 42,6% e 52,8%, e para DME na faixa de 44,25% a 52,83%. O aumento da temperatura intensificou a conversão do CO₂, como também estimulou a desidratação do metanol, favorecendo a formação de DME, especialmente no catalisador B. Por outro lado, o catalisador A exibiu maior seletividade para metanol em pressões elevadas. A escolha do suporte foi determinante para a seletividade dos produtos obtidos. Os achados deste trabalho contribuem para o avanço na concepção de catalisadores mais seletivos e eficientes na conversão de CO2 através da hidrogenação.