Nas pesquisas desenvolvidas no LabCat são sintetizados e caracterizados materiais adsorventes e catalisadores, sendo estes últimos aplicados em processos sustentáveis para a produção de hidrogênio de fontes renováveis e para a captura e a conversão de gases de efeito estufa (CO, CO2 e CH4).
Nesses processos, empregam-se tecnologias que envolvem catálise heterogênea, termocatálise, fotocatálise e eletrocatálise. São também objeto de estudo, processos catalíticos sustentáveis para a valorização de biomassa, biogás, gás natural, resíduos industriais, gases de combustão e reforma e sua transformação em produtos de alta demanda, como o hidrogênio, gás de síntese, hidrocarbonetos, álcoois e outros compostos.
Alguns dos projetos que financiam as linhas de pesquisa desenvolvidas no LabCat são citados abaixo.
Química verde: Métodos sintéticos sustentáveis que empregam catálise, solventes benignos, reagentes mais seguros e matéria-prima biorrenovável
Agência de fomento: FAPESP Projeto Temático
Número do processo: 2021/12394-0
Situação: Em andamento
Vigência: Jul/2023 - Mai/2028
Natureza: Pesquisa
Descrição: O Centro de Excelência em Pesquisa em Química Sustentável (CERSusChem) foi criado em 2016 pelo Programa Centros de Pesquisa em Engenharia (CPE) da FAPESP e foi cofinanciado pela indústria farmacêutica GlaxoSmithKline (GSK). As atividades do CERSusChem são baseadas em 3 pilares: pesquisa, inovação e disseminação do conhecimento. Para isso, aproveitaremos nossa experiência em organocatálise assimétrica, fotocatálise, eletrocatálise e nanocatálise usando solventes verdes, reagentes mais seguros e matéria-prima renovável. Os novos catalisadores poderão ser imobilizados em diferentes materiais, como nanopartículas, e adaptados ao processo de fluxo contínuo. Nossa proposta também contempla duas abordagens para a educação e disseminação do conhecimento produzido: i) o desenvolvimento de atividades no ensino de graduação e pós-graduação e formação técnica dentro dos princípios da educação formal; e ii) a elaboração de atividades de educação não formal envolvendo a divulgação científica para professores e alunos do ensino médio e fundamental e população em geral.
Coordenador: Arlene Goncalves Corrêa
Integrantes: Ernesto Antônio Urquieta Gonzalez ; Lucia Helena Mascaro Sales ; Márcio Weber Paixão ; Marco Antônio Barbosa Ferreira, Ernesto Chaves Pereira de Souza ; Ivo Freitas Teixeira ; Ricardo Samuel Schwab ; Sérgio Henrique Vannucchi Leme de Mattos.
CAPICUA - (Bio/Foto)Catálise, Adsorção e Intensificação de Processo para avançar na Captura e Utilização de CO2
Agência de fomento: CNPq/INCT
Número do processo: 406710/2022-8
Situação: Em andamento
Vigência: Dez/2022 - Dez/2027
Natureza: Pesquisa.
Descrição: Esta proposta de INCT visa a articular de maneira sinérgica grupos brasileiros que vem realizando pesquisa em diferentes elos da cadeia de captura e conversão do CO2. O objetivo principal da proposta é determinar parâmetros de desempenho teórico de processos de captura e de conversão de CO2 a partir de dados fundamentais obtidos em escala de laboratório para adsorventes e (bio)catalisadores, explorando diferentes estratégias de intensificaçào de processo: leitos móveis, novos contactores obtidos por impressão 3D, aprendizado de máquina para otimizaçào de processos, dentre outros. Para tanto, o INCT está composto de grupos que desenvolvem pesquisa fundamental e grupos mais voltados para o projeto de processos.
Coordenador: Diana Cristina Silva de Azevedo.
Integrantes: Janaina Fernandes Gomes / Emilio Carlos Nelli SIlva/ Jose Mansur Assaf / Moises Bastos Neto/Francisco Murilo Tavares de Luna/ André Casimiro de Macedo/ André Valente Bueno/Antonio Eurico Belo Torres/ Célio Loureiro Cavalcante Jr/ Enrique Vilarrasa Garci/Luciana Rocha Barros Gonçalves/ Maria Valderez Ponte Rocha/Sebastião Mardônio Pereira de Lucena/ Tiago Lima de Albuquerque/ Regina de Fátima Peralta Muniz Moreira/ Cesar Costapinto Santana/ Cláudio Dariva/ Elton Franceschi / Gustavo Rodrigues Borges/ Juliana Faccin de Conto Borges / Luiz Fernando Romanholo Ferreira/ Silvia Maria Egues Dariva/ Diego Silva Prado/ Galo Antonio Carrillo Le Roux/ José Luís de Paiva / Marcelo Martins Seckler/ Emmanuel Silva Marinho/ Marcial Porto Fernandez/ Solange de Oliveira Pinheiro/ Mona Lisa Moura de Oliveira/Cristina Silva Azevedo.
3 - PROJETO FINEP
Separação supersônica e adsortiva offshore do CO2 e outros contaminantes do gás natural do pré-sal brasileiro
Agência de fomento: FINEP
Número do Convenio: 01.23.0590.00
Situação: Em andamento
Vigência: Nov/2023 - Nov/2026
Natureza: Pesquisa
Descrição: Desenvolver um processo combinando as tecnologias de separação supersônica e adsortiva tendo como meta obter o gás natural (GN) seco, com concentrações de hidrocarbonetos e CO2 inferiores aos limites de especificação. Dois separadores supersônicos (SS) operando em série serão aplicados, um para a desidratação e a separação simultânea de hidrocarbonetos e um outro para a remoção substancial de CO2. O CO2 remanescente será removido por adsorção. CFD será usada para modelar os SS e otimizar sua eficiência de remoção dos contaminantes. Uma unidade SS experimental será montada para a validação dos modelos determinados. Na etapa de adsorção, serão desenvolvidos adsorventes inovadores com elevada capacidade de remoção do CO2, os quais serão avaliados quanto aos seus aspectos termodinâmicos e cinéticos em unidades experimentais. Buscar-se-á reduzir significativamente o tamanho dos equipamentos de forma a viabilizar essas operações em plataformas offshore de produção de GN no pré-sal.
Coordenador: Luis Augusto Martins Ruotolo
Integrantes: Mônica Lopes Aguiar, Dilson Cardoso, Gabriela Cantarelli Lopes, Ernesto Antonio Urquieta Gonzalez, Vádila Giovana Guerra Béttega.
Consolidação do conceito de biorrefinaria aplicado ao tratamento biológico de águas residuárias e de resíduos sólidos
Agência de fomento: FAPESP Projeto Temático
Número do processo: 2022/10615-1
Situação: Em andamento
Vigência: Ago/2023 - Jul/2028
Natureza: Pesquisa
Descrição: O conceito de biorrefinaria tem sido aplicado a sistemas de tratamento de águas residuárias e de resíduos sólidos por vários grupos de pesquisa em todo o mundo. Muitos avanços têm sido obtidos principalmente com a aplicaçõao da biotecnologia anaeróbia, com rendimentos e produtividades crescentes na produção de ácidos orgânicos, solventes, bioplásticos, hidrogênio e metano, entre outros produtos de interesse. O domínio crescente dos conceitos básicos associados ao processo global tem levado a propostas diversificadas para valoração dos despejos e resíduos predominantemente orgânicos. Os grupos associados para o desenvolvimento deste projeto trabalham conjuntamente há mais de uma década, sempre com foco nos fundamentos dos processos e, com esta proposta, buscam a consolidação deste conhecimento acumulado para testar a hipótese de que é possível a aplicação e consolidação do conceito de biorrefinaria ao processamento de águas residuárias e resíduos sólidos pela aplicação de tecnologia anaeróbia, aliada a processos físico-químicos e catalíticos. O objetivo geral do projeto temático é aprofundar o conhecimento sobre a aplicação de tecnologia anaeróbia, como unidade principal ou combinada com processos físico-químicos e com processos químicos catalíticos, para o processamento de águas residuárias e resíduos sólidos, subprodutos de processos industriais, para consolidação do conceito de biorrefinaria. Para isso, os grupos trabalharão de forma integrada para: (i) aplicar diferentes processos de transformação e de reatores anaeróbios, no tratamento de subprodutos e águas residuárias da agroindústria, com a finalidade de geração de bioenergia e obtenção de produtos de elevado valor agregado; (ii) valorar resíduos lignocelulósicos dentro do conceito de biorrefinaria por meio de codigestão, integração da liquefação hidrotérmica e digestão anaeróbia e conversão direta de derivados da biomassa lignocelulósica utilizando catalisadores heterogêneos bifuncionais; (iii) desenvolver e investigar catalisadores à base de metais não-nobres para a conversão direta de CH4 e CO2 a ácido acético e para a conversão de CH4 e CO2 a gás de síntese via DRM (dry reforming of methane); (iv) desenvolver modelos matemáticos para os processos anaeróbios presentes em biorrefinairas; (v) aplicar a metodologia de Análise de Ciclo de Vida (ACV) para a determinação do desempenho ambiental da biorrefinaria. Com isso, espera-se que a visão tradicional do saneamento seja superada, para que se consolide definitivamente a visão de recuperação de energia e materiais para a adequação ambiental dos efluentes e resíduos gerados.
Coordenador: Marcelo Zaiat.
Pesquisadores principais: Edson Luiz Silva ; Elisabete Moreira Assaf ; José Alberto Domingues Rodrigues ; Jose Mansur Assaf ; Maria Bernadete Amâncio Varesche ; Valeria Maia Merzel.
Pesquisadores associados: Aldo Roberto Ometto ; Alvaro José dos Santos Neto ; Eugenio Foresti ; Flávia Mendes de Almeida Collaço ; Giovana Tommaso ; Giovanna Lovato ; Guilherme Henrique Duarte de Oliveira ; Janaina Fernandes Gomes ; Juliano José Corbi ; Lucas Tadeu Fuess ; Luiz Henrique Vieira ; Márcia Helena Rissato Zamariolli Damianovic ; Roberta Albanez Toreta ; Rogers Ribeiro ; Suzana Maria Ratusznei ; Tiago Palladino Delforno ; Wu Hong Kwong.
Termo, Foto, Eletro: Diferentes estratégias para a conversão de gás de síntese em hidrocarbonetos líquidos - CATHIDRCOV
Agência de fomento: Finep
Número do processo: 01.23.0645.00
Situação: Em andamento
Vigência: Nov/2023 - Nov/2026
Natureza: Pesquisa
Descrição: O objetivo deste projeto é desenvolver uma rota catalítica heterogênea (catálise e foto catálise) em fase gasosa ou líquida para se obter combustíveis líquidos, especialmente hidrocarbonetos na faixa da gasolina, querosene e diesel e álcoois de cadeia pequena, a partir do gás de síntese. Esses processos serão avaliados sobre materiais híbridos à base de metais e zeólitas, nanopartículas de heteroestruturas de metais nobre/não nobre, nitretos de carbono e semicondutores.
Coordenador: Lúcia Helena Mascaro
Integrantes: Lucia Helena Mascaro Sales, Janaina Fernandes Gomes, João Batista Oliveira dos Santos, José Mansur Assaf, José Maria Correa Bueno, Ernesto Chaves Pereira de Souza, Ivo Freitas Teixeira, Marcio Weber Paixão, Alice Medeiros de Lima, Felipe Fernando Furlan.
Desenvolvimento de Rotas Não Convencionais de Ativação do Metano
Agência de fomento: Finep
Número do processo: 01.23.0662.00
Situação: Em andamento
Vigência: Nov/2023 – Nov/2026
Natureza: Pesquisa
Descrição: Este projeto visa desenvolver conhecimento fundamental e aplicado para a conversão catalítica de gás natural em gás de síntese por rotas convencionais e não-convencionais. Entre as rotas não-convencionais pretende-se avaliar a bi reforma do metano utilizando CO2 (composto comumente presente no gás natural). Serão exploradas também vias fotocatalíticas de ativação do metano em condições brandas, empregando-se materiais semicondutores e complexos organometálicos como fotocatalisadores. Esta proposta é coordenada e integrada por pesquisadores da UFSCar que atuam nas várias subáreas essenciais para a execução deste projeto, incluindo inclusive pesquisadores com experiência na análise técnico-econômica e ambiental dos processos estudados.
Coordenador: José Maria Correa Bueno.
Integrantes: Janaina Fernandes Gomes, João Batista Oliveira dos Santos, José Mansur Assaf, José Maria Correa Bueno, Ernesto Chaves Pereira de Souza, Ivo Freitas Teixeira, Lucia Helena Mascaro Sales, Marcio Weber Paixão, Alice Medeiros de Lima, Felipe Fernando Furlan.