Glicerol pode ser alternativa ao gás natural para produção de hidrogênio por reforma a vapor

O biodiesel é comumente produzido por meio de uma reação denominada transesterificação entre um triglicerídeo (proveniente de óleo vegetal ou gordura animal) e um álcool de cadeia pequena, como metanol ou etanol, na presença de catalisador. Essa reação gera uma mistura de ésteres de ácidos graxos (biodiesel) e o subproduto glicerol.

Embora certa quantidade deste subproduto seja purificada e aproveitada em aplicações farmacêuticas e alimentícias, dentre outras, sua produção vem se tornando maior do que a demanda do mercado, de modo que o preço do glicerol vem caindo sucessivamente a ponto de se tornar um rejeito. Assim, descobrir e viabilizar novos mercados para o glicerol é importante para evitar possíveis danos ambientais provocados pelo descarte indevido desse produto que tem potencial poluidor.

Nesse sentido, a produção de hidrogênio a partir do glicerol é uma alternativa que tem sido largamente estudada na literatura apesar de ainda não existirem plantas industriais desse processo. Para alcançar essa conversão, diferentes rotas vem sendo propostas como a reforma em fase aquosa, bioconversão utilizando enzimas geneticamente projetadas, reforma autotérmica, decomposição térmica e reforma a vapor, sendo esta última a que tem recebido maior atenção devido à possibilidade de gerar até 7 mols de hidrogênio por mol de glicerol.

A reforma a vapor é o principal processo utilizado para a produção de hidrogênio, estabelecido na indústria há mais de 70 anos. Atualmente, a reforma a vapor de gás natural é a principal via utilizada mundialmente para a obtenção de hidrogênio e gás de síntese. Porém, como o gás natural é um combustível fóssil, substitutos alternativos para esse combustível empregado na reforma tem sido pesquisados.

As diferenças entre o processo convencional de reforma a vapor de gás natural e a reforma do glicerol já começam nas etapas de pré-tratamento da alimentação anteriormente à entrada no reformador. A glicerina bruta oriunda das plantas de biodiesel apresenta em sua composição metanol não reagido (ou etanol), água e cloreto de sódio, resultantes da neutralização do catalisador básico da reação de transesterificação com ácido clorídrico, tipicamente.

Como a água participa das reações de reforma e como o metanol também é reformado, torna-se necessária apenas a remoção do Cloreto de Sódio (NaCl), uma vez que íons cloreto são prejudiciais por causar corrosão de equipamentos e também podem provocar o envenenamento dos catalisadores das etapas de shift, posteriores à reforma. Além disso, o glicerol deve ser vaporizado, pois a reforma ocorre em fase gasosa. Esses dois processos podem ser alcançados através de uma etapa de destilação que deve ser conduzida sob condição de vácuo para reduzir a temperatura de ebulição do glicerol impedindo reações adversas que causam a degradação deste.

Apesar das inúmeras pesquisas acerca da utilização do glicerol como combustível para a reforma a vapor, não se sabe se poderia haver complicações ao alimentar esse subproduto do biodiesel nos reformadores comerciais existentes atualmente. Por isso, pesquisadores simularam no software COMSOL Multiphysics o processo com glicerol utilizando os dois principais tipos de reformadores usados para a reforma de metano (de queima no topo e queima lateral). Foi constatado que o uso de reformadores com queima lateral seria mais indicado, pois os gradientes de temperatura entre as superfícies interna e externa da parede dos tubos reacionais são aproximadamente 10ºC menores do que nos reformadores com queima no topo, o que indicaria maior eficiência de troca térmica e menor estresse aos componentes do reator.

As informações acima foram extraídas da dissertação de mestrado Proposta e simulação de processo de reforma a vapor de glicerol para obtenção de hidrogênio, defendida por João Márcio Almeida Villaça, no Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos Químicos e Bioquímicos, Universidade Federal do Rio de Janeiro, sob orientação das professoras Mariana de Mattos Vieira Mello Souza e Raquel Massad Cavalcante.