O projeto LigTech foca-se na transformação da lignina presente na corrente residual do processamento da celulose - o licor negro - em produtos químicos de valor acrescentado - vanilina e siringaldeído - através do desenvolvimento de uma tecnologia fotoeletrocatalítica disruptiva. Encontra-se alinhado com o conceito de economia circular, fechando ciclos nos ecossistemas industriais e minimizando o desperdício. A nova tecnologia fotoeletrocatalítica assentará em dois pilares: (i) desenvolvimento de fotoânodos inovadores, e (ii) desenvolvimento de um reator fotoeletrocatalítico pioneiro. O projeto abrange a demonstração da viabilidade da tecnologia desde os princípios básicos até à prova de conceito experimental, dando origem a um nível de prontidão tecnológica (TRL) de 3.
Os fotoânodos terão de ser transparentes, condutores, fotoativos e estáveis, e de catalisar a oxidação seletiva da lignina em vanilina e siringaldeído. O substrato dos fotoânodos será de vidro. Sobre este será depositada uma camada condutora transparente e uma camada fotocatalisadora. O óxido de estanho dopado com flúor (FTO) será o material escolhido para a camada condutora transparente uma vez que é um material muito bem estabelecido e estável. Diferentes materiais serão testados como fotocatalisador, nomeadamente hematite, óxido de zinco e dióxido de titânio, na presença ou ausência de um dopante ou co-catalisador.
O reator fotoeletrocatalítico será baseado nas células eletroquímicas convencionais de filtro-prensa, mas com quatro características especiais: (i) uso de um cátodo com um misturador estático (NETmix) impresso onde o fluido circula, (ii) uso de um fotoânodo, (iii) presença de uma janela numa extremidade para irradiação da traseira do fotoânodo por intermédio de uma placa de díodos emissores de luz (LEDs), e (iv) presença de um permutador de calor na parte traseira do cátodo para garantir uma temperatura uniforme do fluido ao longo de todo o misturador estático. O NETmix consiste numa rede de câmaras cilíndricas interligadas por canais retangulares, criada pela repetição de uma célula unitária, onde cada câmara está conectada a quatro canais, formando um ângulo de 45º com o eixo da câmara (vídeo em https://bit.ly/NETmix). O NETmix é responsável por uma excelente transferência de massa mesmo em regime laminar, favorecendo a oxidação da lignina e minimizando o desprendimento do filme fotoânodo, assim como os requisitos de energia para bombear o fluido.
O projeto começará com três atividades simultâneas: Atividade 1, a qual compreende a produção e caracterização de fotoânodos; Atividade 2, a qual corresponde à montagem e caracterização do reator fotoeletrocatalítico, assim como de um reator fotoeletrocatalítico simples para ensaios preliminares; e Atividade 3, a qual compreende a recolha de licor negro e a extração de lignina deste. A eficiência dos fotoânodos será avaliada no reator fotoeletrocatalítico simples na Atividade 4. Por fim, será avaliado o desempenho da tecnologia fotoeletrocatalítica (fotoânodos + reator) para oxidação de lignina em vanilina e siringaldeído - Atividade 5. A gestão do projeto, divulgação e exploração dos resultados do projeto será considerada uma questão-chave - Atividade 6. |
