Metanólise de óleo de soja em biodiesel através de um reactor de membrana

Com o aumento das necessidades energéticas, bem como dos cada vez mais conhecidos efeitos nocivos dos combustíveis fósseis, tornou-se imperativo pesquisar e desenvolver alternativas sustentáveis e verdes a esses recursos. O biodiesel é considerado como o melhor substituto para o combustível diesel convencional de base petroquímica. A transesterificação de óleos vegetais revela-se como uma importante via de obtenção do biodiesel. Na produção de biodiesel com catalisadores básicos homogéneos, como o hidróxido de sódio, deparamo-nos com um problema na hidrólise de triglicéridos, levando à formação de sabões e emulsões. Mesmo quando são usados reagentes secos, há formação de água devido à reacção do hidróxido com o álcool. Estes problemas podem ser solucionados com a utilização de catalisadores heterogéneos. Este estudo incidiu na preparação de membranas catalíticas de álcool polivinílico (PVA) incorporadas com um catalisador heterogéneo sólido básico (óxido de cálcio) obtido de resíduos industriais (casca de ovo). Caracterizaram-se as membranas catalíticas através da determinação da espessura, ângulos de contacto, grau de inchamento e espectroscopia de infravermelho. As membranas de PVA foram testadas na metanólise de óleo de soja em reactor batch e reactor de membrana catalítica. Estudou-se o efeito da reticulação química e por irradiação gama, nas propriedades das membranas e na actividade catalítica.

Ionic liquids as catalysts of lignocellulosic biomass processing

The present work is devoted to study the pre-treatment of lignocellulosic biomass, especially wheat straw, by the application of the acidic ionic liquid (IL) such as 1-butyl-3-methylimidazolium hydrogen sulphate. The ability of this IL to hydrolysis and conversion of biomass was scrutinised. The pre-treatment with hydrogen sulphate-based IL allowed to obtain a liquor rich in hemicellulosic sugars, furans and organic acids, and a solid fraction mainly constituted by cellulose and lignin. Quantitative and qualitative analyses of the produced liquors were made by capillary electrophoresis and high-performance liquid chromatography. Pre-treatment conditions were set to produce xylose or furfural. Specific range of temperatures from 70 to 175 °C and residence times from 20.0 to 163.3 min were studied by fixing parameters such as biomass/IL ratio (10 % (w/w)) and water content (1.25 % (w/w)) in the pre-treatment process. Statistical modelling was applied to maximise the xylose and furfural concentrations. For the purpose of reaction condition comparison the severity factor for studied ionic liquid was proposed and applied in this work. Optimum conditions for xylose production were identified to be at 125 °C and 82.1 min, at which 16.7 % (w/w) xylose yield was attained. Furfural was preferably formed at higher pre-treatment temperatures and longer reaction time (161 °C and 104.5 min) reaching 30.7 % (w/w) maximum yield. The influence of water content on the optimum xylose formation was also studied. Pre-treatments with 5 and 10 % (w/w) water content were performed and an increase of 100 % and 140 % of xylose yield was observed, respectively, while the conversion into furfural maintained unchanged.

Optimização de catalisadores básicos provenientes de casca de ovo activos na produção de biodiesel

Uma das dificuldades no que concerne à utilização e produção do biodiesel e que ainda persiste, diz respeito ao recurso a bases fortes como catalisadores num processo homogéneo. Para além destes serem nocivos para o ambiente, possuem o inconveniente de produzirem sabões, os quais dificultam a separação do biodiesel formado. Assim sendo, neste trabalho foi estudada a transesterificação de triglicéridos com metanol, recorrendo a um processo catalítico heterogéneo. Os catalisadores que foram testados são sustentáveis do ponto de vista ambiental e económico, pois foram preparados a partir de casca de ovo. Os catalisadores preparados podem ser agrupados em três diferentes grupos:  ESC1: grupo de amostras catalíticas calcinadas uma vez  ESC2: grupo de amostras catalíticas sujeitas a tratamentos com água durante diferentes tempos  ESCUS: grupo de amostras catalíticas sujeitas ao tratamento em ultrassons durante diferentes tempos Durante o trabalho efectuado, foram realizados testes catalíticos com todos os catalisadores preparados, a fim de perceber a influência das diferentes condições de preparação na actividade catalítica demonstrada para a reacção estudada. Todos os catalisadores preparados e testados laboratorialmente revelaram ser activos na reacção de transesterificação do óleo de soja. No grupo ESC2 foi efectivamente criada porosidade e no grupo ESCUS foram fragmentadas as partículas do catalisador. A fim de perceber a influência da actividade catalítica com as modificações estruturais dos catalisadores, algumas das amostras pertencentes aos diferentes grupos foram caracterizadas mediante difracção de Raio-X (XRD), microscopia electrónica de transmissão (TEM) e caracterização textural através da obtenção das isotérmicas de adsorção e dessorção de azoto. Palavras-chave: Transesterificação; Biodiesel; Actividade Catalítica; Calcinação; Tratamento com água; Tratamento no ultrassons.

Ageing on commercial automotive catalysts, a structure reactivity study

Increasingly stringed regulations for diesel engine emissions have a significant impact on the required efficiency of DOC. Lowered DOC oxidation efficiency due to thermal aging effects influences the efficiency of the exhaust aftertreatment systems downstream of the DOC. In this work carried out in the Jean Le Rond d’Alembert Institute the effect of hydrothermal aging on the reactivity and structure of a commercial DOC was investigated. The characterization of the catalytic performance was carried out on a synthetic gas bench using carrots catalyst under conditions close to the realistic conditions i.e. using a synthetic gas mixture, representative of the exhaust gases from diesel engines. Different structural characterization techniques were performed: textural and morphological proprieties were analyzed by BET and TEM, the characterization of the presented crystallographic phases was performed by DRX and the determination of the number of reducible species was possible by TPR. TEM results shown, an increase of the metal particle size with the aging caused by the agglomeration of metal particles, revealing the presence of metal sintering. DRX results also suggest the presence of support sintering. Furthermore, DRX and BET results unexpectedly reveal that the most drastic aging conditions used actually activated the catalyst surface. As expected, the aging affected negatively the catalyst performance on the oxidation of methane and CO, however an improvement of the NO oxidation performance with the aging was observed. Nevertheless, for the aging conditions used, catalytic activity results show that the influence of aging in DOC performance was not significant, and therefore, more drastic aging conditions must be used.

In vitro differential activity of phospholipases and acid proteinases of clinical isolates of Candida

INTRODUCTION: Candida yeasts are commensals; however, if the balance of normal flora is disrupted or the immune defenses are compromised, Candida species can cause disease manifestations. Several attributes contribute to the virulence and pathogenicity of Candida, including the production of extracellular hydrolytic enzymes, particularly phospholipase and proteinase. This study aimed to investigate the in vitro activity of phospholipases and acid proteinases in clinical isolates of Candida spp. METHODS: Eighty-two isolates from hospitalized patients collected from various sites of origin were analyzed. Phospholipase production was performed in egg yolk medium and the production of proteinase was verified in a medium containing bovine serum albumin. The study was performed in triplicate. RESULTS: Fifty-six (68.3%) of isolates tested were phospholipase positive and 16 (44.4%) were positive for proteinase activity. C. tropicalis was the species with the highest number of positive isolates for phospholipase (91.7%). Statistically significant differences were observed in relation to production of phospholipases among species (p<0,0001) and among the strains from different sites of origin (p=0.014). Regarding the production of acid protease, the isolates of C. parapsilosis tested presented a larger number of producers (69.2%). Among the species analyzed, the percentage of protease producing isolates did not differ statistically (χ2=1.9 p=0.5901 (χ2=1.9 p=0.5901). CONCLUSIONS: The majority of C. non-albicans and all C. albicans isolates were great producers of hydrolytic enzymes and, consequently, might be able to cause infection under favorable conditions.

A first case of protease codon 35 amino acid insertion in a HIV-1 subtype B sequence detected in the Bauru region, state of São Paulo, Brazil: case report

Amino acid insertions in the protease have rarely been described in HIVinfected patients. One of these insertions has recently been described in codon 35, although its impact on resistance remains unknown. This study presents a case of an HIV variant with an insertion in codon 35 of the protease, described for the first time in Bauru, State of Sao Paulo, Brazil, circulating in a 38-year-old caucasian male with asymptomatic HIV infection since 1997. The variant isolated showed a codon 35 insertion of two amino acids in the protease: a threonine and an aspartic acid, resulting in the amino acid sequence E35E_TD.

In vitro antifungal activity of fatty acid methyl esters of the seeds of Annona cornifolia A.St.-Hil. (Annonaceae) against pathogenic fungus Paracoccidioides brasiliensis

INTRODUCTION: Fatty acids are abundant in vegetable oils. They are known to have antibacterial and antifungal properties. METHODS: Antifungal susceptibility was evaluated by broth microdilution assay following CLSI (formerly the NCCLS) guidelines against 16 fungal strains of clinical interest. RESULTS: In this work, fatty acid methyl esters (FAME) was able to inhibit 12 clinical strains of the pathogenic fungus Paracoccidioides brasiliensis and were also active in the bioautographic assay against Cladosporium sphaerospermum. CONCLUSIONS: FAME was a more potent antifungal than trimethoprim-sulfamethoxazole against P. brasiliensis under the experimental conditions tested.

Evaluation of bacterial growth inhibition by mercaptopropionic acid in metallo-β-lactamase detection on multidrug-resistant Acinetobacter baumannii

INTRODUCTION: Metallo-β-lactamase (MBL) has been reported all over the world. METHODS: The inhibitory effect of mercaptopropionic acid (MPA) on bacterial growth was evaluated by comparison between disk diffusion and broth dilution methodology with determination of the minimum inhibitory concentration (MIC) for multidrug-resistant Acinetobacter baumanni strains. RESULTS: MPA significantly inhibited growth of the strains. CONCLUSIONS: The use of MPA can affect the results in phenotypic methods of MBL detection.

The influence of menopausal status on bone turnover and disease control in breast cancer patients with metastatic bone disease treated with chemotherapy plus zoledronic acid : an exploratory retrospective cohort study

RESUMO: Introdução: Uma meta-análise recente demonstrou que uso adjuvante de ácido zoledrónico (AZ) em mulheres pós-menopáusicas com cancro da mama precoce (CM) conduz a redução do risco de morte por CM em 17%. Investigámos o efeito do estado hormonal (pré [PrM] vs pós-menopausa tardia [PoM]) na remodelação óssea e controlo de doença em mulheres com CM e metástases ósseas (MO) tratadas com AZ e quimioterapia (QT). Métodos: Neste estudo de coorte retrospetivo, colhemos variáveis clinico-patológicas e quantificámos o telopéptido N-terminal (NTX) urinário e marcadores tumorais (MT) séricos em mulheres com CM e MO tratadas com QT e AZ. As doentes foram divididas em PrM (<45 anos) e PoM (>60 anos). Endpoints do estudo: variação do NTX, CA15.3 e CEA nos meses 3, 6 e 9, tempo até falência de QT de primeira-linha e sobrevivência. Quando apropriado foram usados os testes de Wilcoxon rank-sum, modelo de efeitos lineares mistos, teste log-rank e modelo de Cox. Resultados: Quarenta doentes foram elegíveis para análise (8 PrM e 32 PoM). Depois da introdução de AZ e QT, os níveis de NTX e MT caíram no coorte global. O perfil de resposta não diferiu entre grupos no mês 3 ou em tempos posteriores (valor-p para interação tempo-estado hormonal no mês 3=0.957). Ademais, o perfil de resposta dos MT também não diferiu entre grupos. O tempo mediano até falência de primeira-linha de QT em PrM e PoM foi de 15.2 e 17.4 meses, respetivamente. Não foi identificada diferença significativa entre grupos, quer em análise univariada quer após controlo para envolvimento visceral (p=0.399 e 0.469, respetivamente). Igualmente, não houve diferenças em termos de sobrevivência. Conclusões: Neste coorte, não foram identificadas diferenças no controlo de NTX ou MT em função do estado menopausico. Igualmente, não foi identificada diferença no tempo até falência de primeira-linha de CT ou sobrevivência.----------- ABSTRACT: Background: A recent meta-analysis showed that the adjuvant use of zoledronic acid (ZA) in postmenopausal women with early breast cancer (BC) leads to a reduction in the risk of breast cancer death by 17%. We investigated the effect of the hormonal status (pre [PrM] vs late post menopause [PoM]) on bone turnover and disease control among women with BC and boné metastases (BM) treated with ZA and chemotherapy (CT). Methods: In this retrospective cohort study, we collected clinicopathologic variables, urinary Nterminal telopeptide (NTX) and serum tumor marker levels from women with BC and BM treated with CT and ZA. Patients were divided in PrM (<45 years) and PoM (>60 years). Study endpoints were NTX, CA15.3 and CEA variation at 3, 6 and 9 months, and time to first-line CT failure and survival. We performed multilevel mixed-effects linear regression models to assess the variation of repeated measures and cox regression models for time to event outcomes. Results: Forty patients were eligible for analysis (8 PrM and 32 PoM). After introduction of ZA and CT, NTX and tumor markers declined in the overall cohort. Response profile was similar between menopausal groups at month 3 and at later time points (p-value for time-hormonal status interaction at month 3=0.957). Furthermore, tumor markers response profile was also equal between groups. Median time to first-line CT failure in PrM and PoM women was 15.2 and 17.4 months, respectively. No significant difference between groups was found, either using a univariate analysis or after controlling for visceral disease involvement (p=0.399 and 0.469, respectively). Likewise, no differences in survival were found. Conclusions: In this cohort, no differences were found in terms of NTX or tumor markers control according to menopausal status. Similarly, no difference in time to first-line CT failure or survival was found.

Larvicidal activity of crude extracts from Larrea cuneifolia (Zygophyllaceae) and of its metabolite nordihydroguaiaretic acid against the vector Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae)

INTRODUCTION: The aim of the present study was to analyze the larvicidal activity of different crude extracts of Larrea cuneifolia and its most abundant lignan, nordihydroguaiaretic acid (NDGA), against Culex quinquefasciatus. METHODS: Chloroform, methanol, and aqueous extracts from L. cuneifolia and NDGA were tested against larvae of Cx. quinquefasciatus under laboratory conditions. RESULTS: The chloroform extract showed the highest larvicidal effect, with an estimated LC50 of 0.062 mg/ml. NDGA also demonstrated significant larvicidal activity with an estimated LC50 of 0.092 mg/ml. CONCLUSIONS: These results indicate that the chloroform extract of L. cuneifolia and NDGA are promising insecticides of botanical origin that could be useful for controlling Cx. quinquefasciatus.

Valorization of agroindustrial waste

The main objective of this work is the valorization of residues from agro-industry giving them an added value. The valorization was performed by using a "green" and sustainable solvent - supercritical fluid, in this case carbon dioxide. Two residues and one biomass were used to produce two different final products, thereby emphasizing the versatility of the waste recovery - spent coffee grounds and microalgae Chlorella protothecoides to produce biodiesel, and tomato pomace to extract carotenoids. In the first part of this work it was demonstrated the possibility to obtain a conversion of coffee spent grounds oil into biodiesel, through an enzymatic transesterification reaction, of 98.01% with the following operating conditions: molar ratio oil:methanol 1:24, residence time 0.8 min, pressure 25 MPa, temperature 313,15K. In this first phase, it was also used the microalgae Chlorella protothecoides, a biomass, to produce biodiesel and favorable results were obtained with this green process compared with a traditional process - basic catalysis / acid. In the second part of this work, by an extraction with supercritical CO2 it was obtained 3.38% oil from tomato pomace under the following conditions: pressure 35.1 MPa, temperature 313,15K. It was found that this oil contains various carotenoids: β-carotene, lutein and lycopene. The latter is present in larger amount.

Produção de biodiesel, situação atual e perspetivas futuras

Foi objetivo deste trabalho, reunir informação sobre o estado atual do biodiesel no seu contexto geral em todo no mundo, fazendo um cruzamento de dados para nos ajudar a compreender a situação atual do biodiesel, em Portugal, assim como na Europa e no mundo. Começou-se por realçar a importância do Biodiesel, vantagens e desvantagens da utilização do biodiesel, considerando os aspetos ambientais, sociais e políticos associados à produção e utilização de biodiesel. No caso europeu, foi sublinhada a relevância da produção de biodiesel no contexto atual da diretiva renováveis. No que diz respeito a Europa, a colza e o girassol são as oleaginosas que representam um papel mais relevante na produção de biodiesel. A França e a Alemanha são países de destaque na Europa neste contexto, em que a Alemanha é responsável por cerca de 42% da produção mundial, sendo a sua produção feita a partir da colza. Na Europa, as principais empresas que estão a produzir biodiesel são a OVI, Prio Energy e Ecomotion. Os principais constrangimentos à produção de culturas para produção de biodiesel prendem-se com a mudança de uso do solo. Foi também objetivo salientar alguns aspetos e dados sobre a situação nacional. Atualmente as grandes produtoras de biocombustíveis – biodiesel –, a nível nacional são a Iberol e a Torrejana, detida pela Tracopol (base soja e colza). Estas duas empresas têm uma capacidade instalada de 200 mil toneladas, que é adquirida na totalidade pela Galp, o que permitiu atingir os 3% de penetração no combustível líquido comercializado. No entanto, em termos de área agrícola necessária a GALP aponta para a necessidade de 700000 e 1000000 ha, sendo inevitável a importação de semente para a produção de biocombustíveis. No que diz respeito ao continente americano, a oleaginosa mais usada é a soja sendo os principais países produtores o Brasil e os EUA. Também neste continente, a mudança do uso do solo é uma das principais condicionantes à produção destas culturas ricas em óleo. O continente asiático tem apostado fortemente na produção de culturas oleaginosas, com maior relevância para o óleo de palma. No extremo oriente, o óleo de palma é a matéria-prima mais representativa para a produção de biodiesel, sendo os principais países produtores a Malásia, a Indonésia e a China. A mudança do uso do solo é também problemática na produção de culturas para produção de óleo. No continente africano, Moçambique foi o país abordado com as suas culturas energéticas, as problemáticas das divisões dos terrenos e a aposta da Galp e da Visabeira no óleo de jatropha e de palma. No resto do continente a aposta tem recaído na produção de jatropha mas sem grandes sucessos.

Unravelling the role of alpha 2,6 sialic acid on mouse dentritic cells functions

RESUMO: As células dendríticas (CDs) são fundamentais na imunomodulação e iniciação de respostas imunes adaptativas, enquanto os ácidos siálicos (Sias) são potenciais imunomoduladores. Estas células expressam níveis elevados da sialiltransferase ST6Gal-1, que transfere Sias para a posição terminal de oligossacáridos. De facto, a maturação de CDs está associada a uma diminuição da sialilação na sua superfície celular. Apesar de ter função biológica desconhecida, a forma solúvel, extracelular de ST6Gal-1 aumenta em cancros e inflamação. Ainda assim, esta foi recentemente identificada como moduladora da hematopoiese. Considerando o importante papel das CDs na iniciação de respostas anticancerígenas, uma ligação entre a sialilação extrínseca induzida por ST6Gal-1 extracelular e o seu papel na modulação de CDs deve ser identificada. Neste trabalho hipotetizou-se que a sialilação α2,6 extrínseca de CDs diminui o seu perfil de maturação mediante ativação por lipopolissacarídeo (LPS). O objetivo principal foi sialilar extrinsecamente em α2,6 CDs da medula óssea de murganhos, avaliando os seus perfis de maturação e de libertação de citocinas, após estimulação com LPS (por Citometria de Fluxo e ELISA, respetivamente). Ao contrário da hipótese, o perfil celular não foi modulado, usando várias abordagens. Por outro lado, a consequência da falta de α2,6 Sias na maturação de CDs foi avaliada analisando: 1) CDs da medula óssea de murganhos tratadas com sialidase, 2) CDs da medula óssea e 3) CDs das vias aéreas, ambas de murganhos deficientes em ST6Gal-1, comparando com a estirpe selvagem. Estes resultados sugerem que a perta total de α2,6 Sias se relaciona com o aumento da expressão do complexo de histocompatibilidade principal de classe II. Apesar de controverso, é provável existirem mecanismos inerentes à ativação por LPS, reduzindo a eficácia de ST6Gal-1 extracelular. Por outro lado, a modificação no perfil de CDs de murganhos deficientes em ST6Gal-1 poderá relacionar-se com uma predisposição para um estado inflamatório severo. Com isto, o trabalho desenvolvido abriu futuras linhas de investigação, nomeadamente explorar outros fatores envolvidos na (de)sialilação α2,6 de CDs, podendo ter impacto em imunoterapia com uso de CDs.--------------------------ABSTRACT: Dendritic cells (DCs) are vital for immunomodulation and the initiation of adaptive immune responses, whereas sialic acids (Sias) are potential immunomodulators. These cells express high levels of sialyltransferase ST6Gal-1, responsible for transferring Sias to the terminal position of oligosaccharide chains. Indeed, DCs’ maturation is associated with decreased cell surface sialylation. Although its biological significance is unknown, the soluble, extracellular form of ST6Gal-1 increases in cancers and inflammation. However, extracellular ST6Gal-1 was recently identified as modulator of hematopoiesis. Considering that DCs play a crucial role in the initiation of a productive anti-cancer immune response, a link between extrinsic sialylation by the extracellular ST6Gal-1 on DC function needs to be investigated. We hypothesize that extrinsic α2,6 sialylation of DCs diminishes their maturation features upon lipopolysaccharide (LPS) stimulation. The main goal was to extrinsically α2,6 sialylate mice bone marrow derived DCs (BMDCs) and to evaluate their maturation and cytokine profiles upon LPS stimulation (by Flow Cytometry and ELISA, respectively). Unlike the hypothesis, we observed that BMDCs’ profile is not modulated, even using several approaches. In contrast, the consequence of lacking cell surface α2,6 Sias in DC maturation was assessed by analysing: 1) sialidase treated BMDCs, 2) BMDCs from mice lacking ST6Gal-1 and 3) DCs from mice airways, comparing wild type with ST6Gal-1 knockout mice. These results suggest that overall lack in α2,6 Sias is related with increased expression of major histocompatibility class II (MHC-II). Although appearing to be controversial findings, other intracellular mechanisms might be occurring upon LPS-induced BMDC activation, probably reducing extracellular ST6Gal-1 effect. In opposite, the modification observed in DC profile of ST6Gal-1 knockout mice might be related to its predisposition to a more severe inflammatory status. With this, the developed work opened future lines of investigation, namely exploring other factors involved in α2,6 (de)sialylation of DC, which might have influence in immunotherapy using DCs.

Desenvolvimento de soluções para aproveitamento de subproduto da produção de Biodiesel e outras matérias-primas com acidez livre

A presente dissertação tem como objectivo o estudo de soluções para o aproveitamento de um subproduto com elevado teor em ácidos gordos livres (FFA) produzido na Unidade de Produção de Biodiesel da IBEROL, bem como a incorporação de matérias-primas alternativas de segunda geração. Para tal, foi elaborado um estudo de viabilidade económica assente em 5 propostas, solicitadas a 5 fornecedores, correspondendo cada uma delas a uma diferente tecnologia de pré-tratamento de matérias-primas com elevada acidez (A a E). Estabeleceram-se, previamente, critérios técnicos e económicos que permitiram avaliar as propostas e efectuar a sua hierarquização. Em seguida, foi realizada uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros da qual resultaram 23 cenários, que se revelaram pouco influentes para a selecção do pré-tratamento, devido aos resultados negativos que apresentaram. Como tal, passou-se à análise de cenários estratégicos, da qual se concluiu que a instalação de um pré-tratamento só compensa para valores de incorporação de MPRs elevados. Com base na avaliação dos diferentes cenários acima mencionados, foi possível afirmar que as tecnologias C e D são as que apresentariam melhores resultados em termos económicos para a empresa. Contudo, devido à proximidade dos valores de VAL e Payback time obtidos em ambos os casos, é importante salvaguardar que existem grandes diferenças entre as duas tecnologias, no que toca às condições operatórias. Assim, pelos critérios técnicos, conclui-se que a redução do elevado teor de ácidos gordos livres presentes em matérias-primas como as gorduras animais e os óleos vegetais usados pode ser eficientemente levada a cabo pela tecnologia D, sem limitações no que diz respeito à acidez à entrada do processo, como as que se verificam na tecnologia C. Foi também estudada, a possibilidade de um revamping à Unidade de Neutralização e Desgomagem química da IBEROL para um aumento de capacidade de produção de óleo neutro. Após a realização de várias experiências, concluiu-se que seriam necessárias algumas alterações à unidade actual, executáveis com um baixo investimento, nomeadamente, uma intervenção para aumento do número de placas dos permutadores. Para as condições habituais (acidez e incorporação) de operação da neutralização e desgomagem química, prevê-se um aumento de capacidade de, aproximadamente,11%.

The thermal effects on the methanol-to-olefins reaction: A modelling and experimental approach

With the projection of an increasing world population, hand-in-hand with a journey towards a bigger number of developed countries, further demand on basic chemical building blocks, as ethylene and propylene, has to be properly addressed in the next decades. The methanol-to-olefins (MTO) is an interesting reaction to produce those alkenes using coal, gas or alternative sources, like biomass, through syngas as a source for the production of methanol. This technology has been widely applied since 1985 and most of the processes are making use of zeolites as catalysts, particularly ZSM-5. Although its selectivity is not especially biased over light olefins, it resists to a quick deactivation by coke deposition, making it quite attractive when it comes to industrial environments; nevertheless, this is a highly exothermic reaction, which is hard to control and to anticipate problems, such as temperature runaways or hot-spots, inside the catalytic bed. The main focus of this project is to study those temperature effects, by addressing both experimental, where the catalytic performance and the temperature profiles are studied, and modelling fronts, which consists in a five step strategy to predict the weight fractions and activity. The mind-set of catalytic testing is present in all the developed assays. It was verified that the selectivity towards light olefins increases with temperature, although this also leads to a much faster catalyst deactivation. To oppose this effect, experiments were carried using a diluted bed, having been able to increase the catalyst lifetime between 32% and 47%. Additionally, experiments with three thermocouples placed inside the catalytic bed were performed, analysing the deactivation wave and the peaks of temperature throughout the bed. Regeneration was done between consecutive runs and it was concluded that this action can be a powerful means to increase the catalyst lifetime, maintaining a constant selectivity towards light olefins, by losing acid strength in a steam stabilised zeolitic structure. On the other hand, developments on the other approach lead to the construction of a raw basic model, able to predict weight fractions, that should be tuned to be a tool for deactivation and temperature profiles prediction.