Figura 4 A Stena Line está convertendo sua frota de navios para operar com metanol, a fim de reduzir a poluição que ocorre na queima de óleo combustível, que é de particular preocupação no Báltico. A Stella Germanica, aqui em Gothenburg, Suécia, preparando-se para navegar para Kiel na Alemanha, passou por extensos testes no mar usando metanol antes de ser tomada a decisão de converter mais de 20 outros navios.
Por permissão gentil de Marcusroos (Wikimedia Commons).
(c) Para fazer combustíveis
(i) O processo MTG
Gás de síntese pode ser convertido em combustíveis líquidos. Uma forma é utilizando o processo Mobil MTG (metanol para gasolina).
Metanol é convertido em alcanos e hidrocarbonetos aromáticos adequados para gasolina (hidrocarbonetos com 5 a 8 átomos de carbono), passando o vapor sobre a alumina a cerca de 600 K. É produzida uma mistura equilibrada de metanol, éter dimetílico (DME) e vapor, contendo cerca de 25% de metanol:
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Esta mistura de gases é então passada sobre um leito de zeólito na sua forma ácida, HZSM-5, aquecido a cerca de 650 K, para produzir a mistura de hidrocarbonetos (com 5-10 átomos de carbono) para utilização como gasolina.
DME pode ser utilizado de uma forma diferente. Embora seja um gás à temperatura ambiente, pode ser facilmente liquefeito sob pressão e é considerado como um combustível alternativo atraente ao óleo diesel. Os veículos precisam de um motor de ignição por compressão com um sistema de combustível especificamente desenvolvido para operar em DME. Já houve várias demonstrações de veículos DME na Europa e nos EUA, incluindo uma em que um cliente operou 10 veículos durante 750.000 milhas. As normas de emissão de partículas podem ser cumpridas sem o uso de filtros. Como nos veículos convencionais a diesel, as emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) podem ser reduzidas da maneira usual com uma solução de uréia.
DME também é misturado com gás de petróleo líquido (GLP) como combustível para uso doméstico. No entanto, seu principal uso atualmente é como combustível aerossol.
A primeira usina de MTG foi construída na Nova Zelândia e agora estão sendo construídas novas usinas que também responderão à demanda por metanol e amônia, ambos necessitam de gás de síntese.
Este processo pode proporcionar uma rota para a produção de produtos químicos a partir da biomassa. A biomassa é convertida em gás de síntese, depois em metanol e daí em combustíveis líquidos.
(ii) Para fazer oxigenatos
Outro uso importante do metanol é na fabricação de éter metil t-butil (MTBE) e éter metil t-amílico (TAME), aditivos para a gasolina para aumentar sua octanagem.
No entanto, o MTBE demonstrou ser um poluente grave e quando derramado entra em cursos de água. A sua utilização está a ser gradualmente eliminada nos EUA e em outros países.
Produção anual de metanol
| Mundo | 70 milhões de toneladas1,2 |
| Asia | 44 milhões de toneladas3 |
| Médio Oriente | 9 milhões de toneladas3 |
| US | 2 milhões de toneladas4 |
1. M Alvarado, Metanol, 2016, IHS
2. Espera-se que se aproxime de 80 milhões de toneladas em 2016 e 100 milhões de toneladas em 2020
3. Metanol Serviços de Mercado Ásia, 2016. Dados estimados para 2015
4. 2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council, 2016
Em 2000, a China foi responsável por cerca de 12% do consumo mundial de metanol, enquanto a América do Norte e a Europa consumiram 33% e 22%, respectivamente. Em 2015, a China consumiu 54% enquanto a América do Norte e a Europa consumiram 11% e 10%.
Fabricação de metanol
(a) Produção de gás de síntese
(i) Métodos tradicionais
Metanol é fabricado a partir de gás de síntese que é uma mistura de monóxido de carbono e hidrogênio.
A matéria-prima, nos últimos 40 anos ou mais, tem sido o petróleo ou o gás natural. O carvão, particularmente na China, o carvão, em vez de gás natural ou petróleo, está sendo utilizado como matéria-prima.
(ii) ‘Verde’ metanol
Houve grandes desenvolvimentos para produzir metanol que é em grande parte ‘verde’.
Uma biomassa sólida incluindo, por exemplo, resíduos agrícolas, urbanos e industriais pode ser utilizada para fazer gás de síntese usando técnicas semelhantes à sua produção a partir do carvão.
Outros desenvolvimentos recentes incluem uma planta na Holanda, que está usando propano-1,2,3-triol líquido (glicerol), um subproduto da produção de biodiesel, a partir de gorduras animais e óleos vegetais, para produzir o gás.
Uma outra rota ‘verde’ é usar dióxido de carbono residual. Embora a primeira planta desse tipo esteja ligada à energia geotérmica, ela poderia ser usada para converter resíduos de dióxido de carbono de, por exemplo, fornos de cal e fabricação de aço, para metanol.
(b) Síntese de metanol
Gás de síntese é convertido catalíticamente para metanol a temperaturas e pressões elevadas em um reator de leito fixo. O catalisador é um pellet de alumina revestido com óxidos de cobre e zinco.
A principal reação de síntese de metanol pode ser escrita:
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Devendo-se à energia das reações, pode-se ver que o rendimento do metanol é favorecido por altas pressões e baixas temperaturas. Um processo de baixa pressão surgiu com a descoberta de um catalisador à base de cobre que estava ativo a 475-575 K, permitindo assim que conversões econômicas ocorressem a 40-100 atm. Uma planta, por exemplo, opera a 525- 575 K e 100 atmosferas. Ela eventualmente atinge uma conversão de 97% dos reagentes.
O mecanismo real para a formação do metanol tem sido uma área ativa de pesquisa. Usando o 14CO2 radioativo acredita-se que a maioria, se não todos, do metanol é derivada via CO2.
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Figure 4 O conversor no qual o metanol está sendo produzido a partir do gás de síntese.
Por permissão de Johnson Matthey.