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A busca pela transição energética global faz com que o biometano, ou Gás Natural Renovável (GNR), se torne um biocombustível atrativo para a substituição de matrizes fósseis. O GNR com alto teor de metano (~97%, CH4) é obtido através da purificação do biogás, e desde que seja atendidas as exigências de qualidade, esse gás pode ser utilizado como substituto do Gás Natural Veicular (GNV), ou vendido como blends de GNV/GNR [1]. Uma dessas exigências, é a remoção de impurezas do biocombustível, e neste sentido, os siloxanos são apontados como um dos compostos mais prejudiciais ao aproveitamento do GNR e um dos contaminantes de mais difícil remoção.

Os siloxanos são compostos de silício semivoláteis que contêm uma ligação Si-O e um radical metila ligado ao silício. Devido às suas propriedades físico-químicas, os siloxanos são amplamente utilizados na indústria para fabricação de produtos diversos de uso diário [2]. Portanto, esses compostos são frequentemente transportados para a biomassa proveniente de resíduos urbanos e consequentemente, contaminam matrizes energéticas como o GNR. Devido aos malefícios causados por esses compostos, diversos métodos de remoção de siloxanos são relatados na literatura, sendo a adsorção o método mais utilizado. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho é estudar a aplicação do aluminossilicato mesoporoso (Al-MCM-41) para a adsorção inédita de siloxanos cíclicos em fase líquida para futuras aplicações em linha de gás (GNR).

Para isso, o trabalho foi dividido em 3 etapas metodológicas: i) – Análise do biometano proveniente do Aterro Sanitário Municipal Oeste de Caucaia (ASMOC) – Caucaia/CE, ii) – Síntese e caracterização do material proposto (Al-MCM-41) e iii) – Estudo de equilíbrio de adsorção. A composição química do biometano foi determinada de forma online e direta utilizando um Micro GC 490 B (Agilent) e a determinação dos siloxanos foi realizada de acordo com a NBR 16561 por GC-MS. A síntese do Al-MCM-41 foi realizada pelo método sol-gel adaptado [3] e caracterizado por DRX, SEM-EDS, ICP-OES, FTIR e adsorção-dessorção de N2 a 77 K. Por fim, o estudo de equilíbrio de adsorção utilizou uma massa de 50 ± 5 mg de adsorvente para 20 mL da solução de isooctano contendo os siloxanos D4, D5 e D6 (10 a 200 mg L-1). A mistura foi agitada durante 144 h (150 rpm) a temperatura de 25 °C. Os parâmetros das isotermas foram calculados usando os modelos clássicos de Langmuir, Dubinin-Radushkevich e Temkin.

Como resultado, o biometano apresentou percentual adequado de CH4 (~95%) e a matriz gasosa ainda apresentou concentrações-traço de D5 (≤ 0,012 mg m-3) e D6 (0,087 mg m-3). Logo, foram escolhidos os siloxanos cíclicos de maior peso molecular (D4, D5 e D6) para os estudos de adsorção. O rendimento de síntese foi de 91,76%, tornando-o viável para reprodução em larga escala. Os resultados de caracterização confirmaram a estabilidade da matriz após a incorporação do óxido de alumínio, e além disso, a mesoporosidade do adsorvente foi confirmada. Finalmente, os valores de qmáx encontrados experimentalmente no equilíbrio de adsorção foram de 0,097; 0,055 e 0,045 mmol g-1 para D4, D5 e D6, respectivamente. Em relação à eficiência de adsorção, foram encontrados 81,56, 72,46 e 50,42% de remoção de D4, D5 e D6, respectivamente. Conclui-se que o adsorvente proposto apresentou propriedades favoráveis, o que contribuiu para a eficiência na adsorção dos siloxanos, com valores comparáveis à demais estudos de adsorção da literatura. Foi observado que a capacidade de adsorção foi inversamente proporcional à complexidade estrutural dos siloxanos (D4 > D5 > D6). Isso também pode explicar a presença de concentrações-traço do siloxano D6 no biometano proveniente da ASMOC, mesmo após a purificação do biogás de aterro. O presente trabalho fornece informações valiosas para o desenvolvimento de tecnologias para a remoção siloxanos.

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