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A pirólise do metano é um processo de decomposição térmica do metano que produz carbono sólido e hidrogénio gasoso. Este processo é endotérmico e requer temperaturas elevadas, normalmente acima dos 500°C com um catalisador como o níquel, ou acima dos 700°C sem catalisador. A principal vantagem da pirólise do metano em relação a outros métodos, como a reforma a vapor, é o seu potencial para produzir hidrogénio sem emissões de CO2.

Explicação pormenorizada:

1. Condições do processo e catalisadores:

2. A pirólise do metano envolve a decomposição térmica do metano (CH4) em hidrogénio (H2) e carbono (C). Este processo é facilitado por temperaturas elevadas; com um catalisador como o níquel, a reação pode começar a cerca de 500°C. Sem um catalisador, as temperaturas devem ser superiores a 700°C. Para aplicações industriais práticas, as temperaturas são frequentemente mais elevadas, variando entre 800°C para processos catalíticos e 1000°C para processos térmicos, e mesmo até 2000°C quando se utilizam tochas de plasma.Reação química e produtos:

3. A reação primária na pirólise do metano é a conversão de uma molécula de metano em duas moléculas de hidrogénio e uma molécula de carbono. Esta reação é representada pela equação: CH4 → 2H2 + C. Ao contrário da reforma a vapor, que também produz hidrogénio mas gera CO2 como subproduto, a pirólise do metano não emite CO2, o que a torna um método de produção de hidrogénio mais amigo do ambiente.

4. Comparação com a reforma a vapor:

5. A reforma a vapor do metano (CH4 + H2O ⇌ CO + 3H2) é o método convencional de produção de hidrogénio a partir do gás natural. Funciona a temperaturas mais baixas (750°C a 900°C) e requer pressões elevadas. Embora produza mais hidrogénio por molécula de metano do que a pirólise, também resulta em emissões de CO2. A pirólise do metano, pelo contrário, oferece uma via para a produção de hidrogénio sem emissões de CO2, embora exija mais energia devido às temperaturas mais elevadas necessárias.Desafios e considerações:

A pirólise do metano não se limita ao metano puro, podendo também processar fluxos de gás natural que contenham outros gases. O processo deve ser projetado para lidar eficazmente com estes componentes adicionais para evitar a emissão de gases perigosos. Além disso, o processo gera subprodutos, tais como hidrocarbonetos saturados e insaturados e compostos aromáticos (poli)cíclicos, que podem exigir uma purificação adicional, dependendo da utilização prevista para o hidrogénio.