Co catalysts supported on SiO(2) and gamma-Al(2)O(3) applied to ethanol steam reforming: Effect of the solvent used in the catalyst preparation method

Cobalt catalysts were prepared on supports of SiO(2) and gamma-Al(2)O(3) by the impregnation method, using a solution of Co precursor in methanol. The samples were characterized by XRD, TPR, and Raman spectroscopy and tested in ethanol steam reforming. According to the XRD results, impregnation with the methanolic solution led to smaller metal crystallites than with aqueous solution, on the SiO(2) support. On gamma-Al(2)O(3), all the samples exhibited small crystallites, with either solvent, due to a higher Co-support interaction that inhibits the reduction of Co species. The TPR results were consistent with XRD results and the samples supported on gamma-Al(2)O(3) showed a lower degree of reduction. In the steam reforming of ethanol, catalysts supported on SiO(2) and prepared with the methanolic solution showed the best H(2), CO(2) and CO selectivity. Those supported on gamma-Al(2)O(3) showed lower H(2) selectivity. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Cobalt catalysts derived from hydrotalcite-type precursors applied to steam reforming of ethanol

Catalysts derived from Co/Mg/Al hydrotalcite-type precursors modified with La and Ce were characterized by XANES and tested in ethanol steam reforming. The reaction data showed that, with a molar ratio of water: ethanol = 3:1 in the feed, addition of Ce and La favored acetaldehyde production. Increasing the water content (water:ethanol = 5:1) decreased the acetaldehyde formation by favoring the adsorption of water molecules on these samples, enhancing the acetaldehyde conversion. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of adding La and Ce to hydrotalcite-type Ni/Mg/Al catalyst precursors on ethanol steam reforming reactions

Catalyst precursors composed of Ni/Mg/Al oxides with added La and Ce were tested in ethanol steam reforming (ESR) reactions. La and Ce were added by anion-exchange. The oxides were characterized by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray absorption near-edge structure (XANES) analysis. The catalyst precursors consist of a mixture of oxides, with the nickel in the form of NiO strongly interacting with the support Mg/Al. The XPS analysis showed a lanthanum-support interaction, but no interaction of Ce species with the support. The reaction data obtained with the active catalysts showed that the addition of Ce and La resulted in better H(2) production at 550 degrees C. The CeNi catalyst provided the higher ethanol conversion, with lower acetaldehyde production, possibly clue to a favoring of water adsorption on the weakly interacting clusters of CeO(2) on the surface. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ethanol oxidation reactions using SnO(2)@Pt/C as an electrocatalyst

This paper presents a study on the ethanol oxidation reaction using SnO(2)@Pt/C core-shell structures as electrocatalysts. All the materials used, including Pt/C and PtSn/C E-tek, were 20% (w/w) metal on carbon. The formation of core-shell nanoparticles (SnO(2)@Pt/C) was measured by UV-vis spectrophotometry. X-ray diffraction measurements showed Pt (shell) diffraction patterns without influence from the SnO(2) core and without any shift in 2 theta values for Pt. The diameters of the core-shell particle structures, measured using high-resolution transmission electron microscopy images, were in the range of 3-16 nm. The electrochemical profile for SnO(2)@Pt/C in an acidic medium (H(2)SO(4) at a concentration of 0.5 mol L(-1)) was almost the same as the typical electrochemical behavior for Pt in an acidic medium. Furthermore, the onset potential for the ethanol oxidation reaction using SnO(2)@Pt/C was almost the same as that for PtSn/C E-tek (0.23 V versus the reversible hydrogen electrode). However, the mass current peak densities for ethanol oxidation were 50% higher on SnO(2)@Pt/C than on PtSn/C E-tek. In the polarization curve, the mass current density for ethanol oxidation was higher at all potentials for SnO(2)@Pt/C when compared to Pt/C and PtSn/C E-tek. At 0.5 V, the current mass density for ethanol oxidation on SnO(2)@Pt was 2.3 times of that for the same process on the commercial material. The electrocatalytic activity of SnO(2)@Pt/C for ethanol oxidation was associated with an increase in the electrochemically active surface area. However, an electronic effect should also be considered because the Pt shell changes its electronic structure in the presence of the foreign core. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Study of ethanol electro-oxidation in acid environment on Pt(3)Sn/C anode catalysts prepared by a modified polymeric precursor method under controlled synthesis conditions

A carbon-supported binary Pt(3)Sn catalyst has been prepared using a modified polymeric precursor method under controlled synthesis conditions This material was characterized using X-ray diffraction (XRD). and the results indicate that 23% (of a possible 25%) of Sn is alloyed with Pt, forming a dominant Pt(3)Sn phase. Transmission election microscopy (TEM) shows good dispersion of the electrocatalyst and small particle sizes (3 6 nm +/- 1 nm) The polarization curves for a direct ethanol fuel cell using Pt(3)Sn/C as the anode demonstrated Improved performance compared to that of a PtSn/C E-TEK. especially in the intrinsic resistance-controlled and mass transfer regions. This behavior is probably associated with the Pt(3)Sn phase. The maximum power density for the Pt(3)Sn/C electrocatalyst (58 mW cm(-2)) is nearly twice that of a PtSn/C E-TEK electrocatalyst (33 mW cm(-2)) This behavior is attributed to the presence of a mixed Pt(9)Sn and Pt(3)Sn alloy phase in the commercial catalysts (C) 2009 Elsevier B V All rights reserved

The impact of water concentration on the catalytic oxidation of ethanol on platinum electrode in concentrated phosphoric acid

The electro-oxidation of ethanol on platinum in phosphoric acid opens the door to promote the oxidation reaction at higher temperatures. However, the effect of the presence of water is not well understood. In this work, the electro-oxidation of ethanol on platinum was studied in concentrated phosphoric acid containing different concentrations of water at room temperature. The results show that effect of bulk water on the rate electro-oxidation is highest at 0.60 V and decreases for increasing potentials. This was suggested as due to the increasing formation of oxygenated species on the electrode surface with potential, which in turn is more efficient than the increase of water content in the electrolyte. Altogether, these results were interpreted as an evidence of a Langmuir-Hinshelwood step involving oxygenated species as one of the adsorbed partners. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ethanol oxidation reaction on PtCeO(2)/C electrocatalysts prepared by the polymeric precursor method

This paper presents a study of the electrocatalysis of ethanol oxidation reactions in an acidic medium on Pt-CeO(2)/C (20 wt.% of Pt-CeO(2) on carbon XC-72R), prepared in different mass ratios by the polymeric precursor method. The mass ratios between Pt and CeO(2) (3:1, 2:1, 1:1, 1:2, 1:3) were confirmed by Energy Dispersive X-ray Analysis (EDAX). X-ray diffraction (XRD) structural characterization data shows that the Pt-CeO(2)/C catalysts are composed of nanosized polycrystalline non-alloyed deposits, from which reflections corresponding to the fcc (Pt) and fluorite (CeO(2)) structures were clearly observed. The mean crystallite sizes calculated from XRD data revealed that, independent of the mass ratio, a value close to 3 nm was obtained for the CeO(2) particles. For Pt, the mean crystallite sizes were dependent on the ratio of this metal in the catalysts. Low platinum ratios resulted in small crystallites. and high Pt proportions resulted in larger crystallites. The size distributions of the catalysts particles, determined by XRD, were confirmed by Transmission Electron Microscope (TEM) imaging. Cyclic voltammetry and chronoamperometic experiments were used to evaluate the electrocatalytic performance of the different materials. In all cases, except Pt-CeO(2)/C 1:1, the Pt-Ceo(2)/C catalysts exhibited improved performance when compared with Pt/C. The best result was obtained for the Pt-CeO(2)/C 1:3 catalyst, which gave better results than the Pt-Ru/C (Etek) catalyst. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Carbon dioxide reforming of ethanol over Ni/Y(2)O(3)-ZrO(2) catalysts

Supported nickel catalysts of composition Ni/Y(2)O(3)-ZrO(2) were synthesized in one step by the polymerization method and compared with a nickel catalyst prepared by wet impregnation. Stronger interactions were observed in the formed catalysts between NiO species and the oxygen vacancies of the Y(2)O(3)-ZrO(2) in the catalysts made by polymerization, and these were attributed to less agglomeration of the NiO during the synthesis of the catalysts in one step. The dry reforming of ethanol was catalyzed with a maximum CO(2) conversion of 61% on the 5NiYZ catalyst at 800 degrees C, representing a better response than for the catalyst of the same composition prepared by wet impregnation. (C) 2009 Published by Elsevier B.V.

Methanol and ethanol electro-oxidation on Pt-SnO(2) and Pt-Ta(2)O(5) sol-gel-modified boron-doped diamond surfaces

The search for more efficient anode catalyst than platinum to be used in direct alcohol fuel cell systems is an important challenge. In this study, boron-doped diamond film surfaces were modified with Pt, Pt-SnO(2) and Pt-Ta(2)O(5) nano-crystalline deposits by the sol-gel method to study the methanol and ethanol electro-oxidation reactions in acidic medium. Electrochemical experiments carried out in steady-state conditions demonstrate that the addition of SnO(2) to Pt produces a very reactive electrocatalyst that possibly adsorbs and/or dissociate ethanol more efficiently than pure Pt changing the onset potential of the reaction by 190 mV toward less positive potentials. Furthermore, the addition of Ta(2)O(5) to Pt enhances the catalytic activity toward the methanol oxidation resulting in a negative shift of the onset potential of 170 mV. These synergic effects indicate that the addition of these co-catalysts inhibits the poisoning effect caused by strongly adsorbed intermediary species. Since the SnO(2) catalyst was more efficient for ethanol oxidation, it could probably facilitate the cleavage of the C-C bond of the adsorbed intermediate fragments of the reaction. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Produção de acetato de etila em biorrefinaria: uma análise de viabilidade

O estudo aqui apresentado tem como objetivo mostrar que a competitividade da indústria química brasileira pode ser revista por meio do desenvolvimento da área química a partir dos recursos naturais renováveis e de alto desempenho de produtividade, aqui representado pela cana-de-açúcar. A base deste estudo analisa a competitividade econômica da produção do acetato de etila, utilizando o etanol como única matéria-prima, sendo o Brasil um grande exportador e, ao mesmo tempo, detentor de um mercado interno forte quando comparado a outros países desenvolvidos. O acetato de etila exportado representou 52% da capacidade nominal instalada no Brasil no ano de 2008. No Brasil existem três ofertantes, mas apenas um produtor é exportador. Todos usam a esterificação como tecnologia de produção, via reação do ácido acético e etanol, sendo o ácido acético largamente importado. O estudo tem como premissa que a competitividade do acetato de etila no Brasil seja dada pelo etanol, que aqui é produzido pela fermentação do caldo de cana-de-açúcar. Já a tecnologia de esterificação é conhecida e de domínio público mundial, e o ácido acético é uma commodity petroquímica com preço referenciado globalmente. Argumenta-se neste trabalho que a competitividade do acetato de etila decorre da linkage com a produção de etanol de cana-de-açúcar, o que coloca o Brasil como grande potencial exportador desse produto. Utilizando a tecnologia de desidrogenação do etanol, pode-se obter acetato de etila utilizando-se apenas o etanol como matéria-prima, reduzindo-se assim a necessidade de importação de ácido acético, que representaria redução anual do déficit da balança comercial petroquímica brasileira em aproximadamente meio bilhão de dólares e, ademais, permitindo que o acetato de etila produzido no Brasil seja ainda mais competitivo. A partir deste estudo é possível avaliar, por analogia, a competitividade de outros produtos químicos produzidos a partir da matriz cana-de-açúcar, tais como eteno, lubrificantes, plásticos etc. Tal caminho permite criar um novo marco para a indústria química brasileira, com consequente redução da dependência de petróleo e gás natural.

Subsídios para a gestão dos planos de aplicação de vinhaça (PAV): um estudo de caso da região de Piracicaba

Concomitantemente à produção de etanol, a partir da fermentação de diferentes matérias-primas (cana-de-açúcar, beterraba, milho, trigo, batata, mandioca), produz-se a vinhaça. A vinhaça da cana-de-açúcar é gerada na proporção média de 12 litros para cada litro de etanol. O Brasil é o maior produtor mundial de cana-de-açúcar (570 milhões de toneladas, em 2009) com a produção de 27 bilhões de litros/ano de etanol, no ciclo 2009/2010, basicamente para fins carburantes, e, portanto, a quantidade de vinhaça produzida é da ordem de 320 bilhões de litros/ano. Dentre as possíveis soluções para a destinação da vinhaça, tais como: concentração, tratamento químico e biológico ou produção de biomassa, é sua aplicação no solo a forma mais usual de disposição. No entanto, sua aplicação no solo não pode ser excessiva nem indiscriminada, sob pena de comprometer o ambiente e a rentabilidade agrícola e industrial da unidade sucroalcooleira. A necessidade de medidas de controle sobre a aplicação de vinhaça no solo do Estado de São Paulo, que concentra a produção de 60% do etanol produzido no Brasil, levou à elaboração da Norma Técnica P4.231, em 2005. A constatação do cumprimento dos itens desta Norma é uma das ações do agente fiscalizador, no monitoramento da geração e destinação da vinhaça pelos empreendimentos produtores de etanol. Os itens 5.7.1 e 5.7.2, desta Norma, tornam obrigatório o encaminhamento à CETESB (Companhia Ambiental do Estado de São Paulo), para fins de acompanhamento e fiscalização, até o dia 02 de abril de cada ano, o PAV (Plano de Aplicação de Vinhaça). Com o intuito de proporcionar melhor entendimento da Norma P4.231, contribuir para otimização de sua aplicabilidade e melhoria e perceber a realidade prática da aplicação da vinhaça, foram analisados PAVs protocolados na Agência Ambiental de Piracicaba, licenças concedidas, processos de licenciamento e realizadas vistorias a campo. Conclui-se que a Norma P4.231 representa um avanço no gerenciamento do uso da vinhaça no Estado de São Paulo, por disciplinar a disposição de vinhaça no solo, tornando obrigatórios: demarcações de áreas protegidas e núcleos populacionais, caracterização de solo e da vinhaça, doses máximas a serem aplicadas, estudos da geologia e hidrogeologia locais, monitoramento das águas subterrâneas, impermeabilização de tanques e dutos. Estabelece critérios a serem obedecidos por lei, e todos são condutas de boas práticas de proteção ao meio, que repercutem em maior rentabilidade agrícola e industrial. A Norma P4.231 é bem elaborada, complexa e extensa, o que a torna de difícil execução. Para facilitar sua aplicabilidade, sugere-se o estabelecimento de um cronograma de prioridades: impermeabilização dos tanques e dutos, drenos testemunha com funcionamento otimizado e boa caracterização do que está sendo aplicado, se vinhaça pura ou se misturada a águas residuárias. Das oito empresas deste estudo, apenas quatro (as maiores) vêm protocolando os PAVs com regularidade, desde 2005. As informações apresentadas foram incompletas e, em alguns casos, precárias. Mesmo com lacunas, os dados fornecidos, desde o início da obrigatoriedade do PAV, foram de utilidade para esboçar o perfil da atividade sucroalcooleira na região estudada.

Fuel ethanol price drivers in the Atlantic basin : Brazil & the U.S. traders perspectives

Como a oportunidade de exportação de etanol combustível é muito recente, o agronegócio carece de literatura para formação de gestores e estrategistas. Este trabalho tem como objetivo descrever o mecanismo de formação de preços de etanol tanto no Brasil como nos Estados Unidos da America. Decupei as variáveis que impactam na formação de preços, custo de produção de etanol de cana-de-açúcar, custo da logística e desidratação no Caribe, custo do etanol de milho e fiz algumas análises de cenários de formação de preços das principais variáveis e consegui organizar este conhecimento em um gráfico que contém no eixo superior preço do etanol hidratado na usina no Brasil e no eixo inferior o preço do bushel de milho em Chicago cujas interceções nas retas da taxa do dólar e do preço do gás natural, fornecem no eixo Y o preço do produto no porto de Nova York, ficando uma visualização simples das possibilidades da janela de exportação. A metodologia permite assumir diferentes cenários de oferta, demanda e preços e estabelecer diferentes estratégias de comercialização.

How to indirectly assess transaction costs to evaluate market integration: evidence from the international ethanol market

Mercados são instituições criadas para facilitar uma atividade de comercialização. Isto é possível porque um mercado é constituído por instituições que foram desenhadas para reduzir os custos de transação associados a este processo de troca. A partir dessas duas ideias, esta tese possui três objetivos principais. (i) Analisar por que a literatura de análise de cointegração tem mensurado estes custos de forma imprecisa. A principal razão é certa confusão entre os conceitos de custos de transação, de transporte e de comercialização. (ii) Propor um procedimento para mensurar indiretamente os custos de transação de mercado variáveis combinando os modelos de cointegração com mudança de regime e a estrutura teórica oferecidas pela Nova Economia Institucional. Este procedimento é aplicado para quantificar quanto custa comercializar etanol no mercado internacional usando suas atuais instituições. (iii) Por fim, usando os mesmos modelos e a mesma estrutura teórica, esta dissertação contesta a hipótese de que já existe um mercado internacional de etanol bem desenvolvido, tal qual a literatura tem assumido. De forma semelhante, também é avaliada a hipótese de que a remoção das barreiras comerciais norte-americanas para o etanol brasileiro seria uma condição suficiente para o desenvolvimento deste mercado internacional. Os testes aplicados rejeitam ambas as hipóteses.

O que fazer com o bagaço da cana de açúcar? Uma abordagem da teoria das opções reais aplicada a usinas de processamento de etanol e açúcar da região de Piracicaba

O uso de resíduos da indústria canavieira, em particular o bagaço, é tema que ganha relevância desde a retomada do mercado de biocombustíveis, quando a produção ampliou significativamente o volume daquela biomassa. Existem trabalhos que tratam de apresentar subprodutos e tecnologias alternativas para o uso deste material e um conjunto outro de trabalhos apresenta análise de cenários de viabilidade econômica destas tecnologias. O objetivo deste trabalho é avaliar pela perspectiva econômico-financeira o melhor uso do bagaço da cana em um caso real. Para isto foi utilizada a Teoria das Opções Reais, como forma de analisar a melhor destinação do bagaço no horizonte de tempo de cinco anos, em uma dada a região, em um estudo de caso de uma usina sucroenergética com possibilidade de produção de etanol de segunda geração e/ou venda do bagaço in natura. Desta forma concluiu-se no caso apresentado que a produção de etanol de segunda geração em escala industrial não atrai investimentos e, sob esta ótica, deve ser postergada pois requer significativa aumento de produtividade por tonelada de matéria seca, além de substancial redução no custo das enzimas de fermentação. Ainda, foi possível também identificar a necessidade de políticas de incentivo para atração de investimentos.

Business process in supply chain integration in sugar and ethanol industry

This article presents the application of a diagnosis method in a Brazilian company from the sugar and ethanol industry to identify the level of supply chain integration. The diagnosis method is based on Cooper, Lambert and Pagh reference model for SCM. The method involves nine referential axes established from the eighth key business processes of the reference model.