| A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica |
|
PREPARAÇÃO DE NOVOS CATALISADORES PARA A OXIDAÇÃO DE monóxido de Carbono (CO) E REDUÇÃO DE óxidos de nitrogênio (NXOY), PROVENIENTES DA DESCARGA DE GASES DE MOTORES DIESEL OU GASOLINA |
|
| Raphael Soeiro Suppino 1 |
| Eduardo Joaquim de Souza Vichi 2 |
|
| (1. Faculdade de Engenharia Química FEQ/Unicamp; 2. Departamento de Química Inorgânica, Instituto de Química IQ/Unicamp ) |
|
|
| INTRODUÇÃO: |
Os catalisadores automotivos foram criados para diminuir a emissão de gases poluentes por veículos automotores. Foram utilizados diversos materiais para atingir tal objetivo, até chegar-se aos metais hoje presentes nos conversores catalíticos dos automóveis. Esses metais, nobres, não são apenas caros, mas também pesados, contribuindo para a poluição do meio ambiente. Dados recentes mostram concentrações de Paládio 150 vezes maiores do que o normal em áreas de grande circulação de veículos automotivos. Metais como o Paládio, que fazem parte da composição dos catalisadores, com o desgaste e a abrasão, são emitidos como partículas, em meio aos gases de exaustão dos veículos, na forma metálica ou de óxidos. O aumento desses metais no meio ambiente pode ter efeitos prejudiciais para a saúde da população em geral. Nota-se também que esses catalisadores se tornam ativos a temperaturas elevadas, acima de 600ºC. Dessa forma, quando o motor está frio ou acabou de ser ligado, o catalisador leva um tempo considerável para tornar-se ativo e, dessa forma, converter os gases poluentes. Neste meio-tempo, uma grande quantidade de gases poluentes é emitida para a atmosfera.
O objetivo desta pesquisa foi investigar a aplicação de lantanídeos associados a metais mais leves, como o zinco e o cobre, como catalisadores mais baratos e com temperatura de ativação menor que os atuais, em busca da melhoria efetiva da catálise e da conseqüente diminuição da emissão de gases poluentes. |
|
| METODOLOGIA: |
Foram investigadas várias técnicas de síntese de carbonatos básicos hidratados de metais da família dos lantanídeos, a partir de suspensões de óxidos dos respectivos metais em ácido clorídrico. A partir destes carbonatos, foram sintetizados os óxidos precursores dos catalisadores, através da co-precipitação dos carbonatos com hidróxido de sódio ou potássio, na presença de cloretos de cobre(I) e zinco(II). Todos esses materiais foram preparados em suspensão de álcool etílico. O material final era seco em estufa a 150ºC e impregnado em cerâmica usada em veículos automotivos. O catalisador foi caracterizado por métodos de Difração de Raios-X e Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), tomando-se amostras a diferentes temperaturas. Analisou-se também a área superficial do catalisador pelo método BET. Esta cerâmica impregnada foi então calcinada a 800ºC por 6 horas. O material resultante foi testado em um reator catalítico no interior de um forno com temperatura programada. Na entrada do reator, foram alimentadas variadas vazões de monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio em diversas combinações com atmosferas inerte e oxidante. Na saída deste reator, foram medidas as concentrações dos gases através de medidores de CO e NO da marca TESTO, modelo 325-I. |
|
| RESULTADOS: |
Dados de Difração com Raios-X (Método do Pó), mostraram uma tendência do material em cristalizar na medida em que a temperatura aumentava. Esta observação foi corroborada pelas fotografias do Microscópio Eletrônico de Varredura, nas quais era possível visualizar as etapas de cristalização do material. Estes resultados mostraram a eficiência do método de síntese. A análise da área superficial do catalisador mostrou um valor compatível com o esperado. A área superficial do catalisador foi de aproximadamente 15 m²/g de material, um valor considerado ótimo, já que proporciona uma boa área para a adsorção dos gases. Os testes catalíticos com gases provenientes da exaustão de veículos automotivos mostraram que a atividade catalítica se iniciava por volta de 300ºC, o que representa uma redução de mais da metade da temperatura na qual os catalisadores de Ródio, Paládio e Platina, utilizados atualmente, se tornam ativos. Além desses resultados, testes catalíticos de uma mistura dos monóxidos de nitrogênio e carbono, na ausência de oxigênio, mostraram a redução do NO pelo CO, tendo-se como produtos CO2 e N2. Dessa forma, comprovou-se a eficiência do catalisador para estas conversões catalíticas. |
|
| CONCLUSÕES: |
De um modo geral, os resultados são muito promissores, abrindo espaço para a aplicação do catalisador de baixo custo em outras áreas industriais, como, por exemplo, para o tratamento de efluentes gasosos industriais e de caldeiras. Os dados obtidos com os testes catalíticos para a conversão de NO em presença de CO e ar, representando as condições operacionais de um motor de combustão interna, nos forneceram a base para determinar a cinética química desta reação de catálise, uma vez que somente após a conversão de todo o NO, o excesso de CO era convertido pelo oxigênio. Desta forma, aplicando-se corretamente os princípios da cinética química, é possível construir, experimentalmente, a equação da taxa que rege esta reação de catálise. Os resultados obtidos com o teste da redução catalítica do NO em atmosfera inerte podem ser interpretados como um indicativo de que este catalisador funciona também para outros óxidos de nitrogênio, já que o NO é bastante reativo. Os objetivos da pesquisa foram atingidos, uma vez que ocorreu uma conversão de 100% dos gases alimentados em uma temperatura relativamente baixa e com um catalisador de baixo custo. Assim, foi requerida uma patente do catalisador, que será colocado à disposição da indústria automobilístico em breve. |
|
Instituição de fomento: FAPESP- Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
|
|
Trabalho de Iniciação Científica
|
|
Palavras-chave: catálise heterogênea; emissões veiculares; materiais cerâmicos. |
|
| Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |
|