O alto teor de compostos orgânicos contendo nitrogênio (NOCs) no biocrude obtido a partir da liquefação hidrotérmica de microalgas é uma das questões mais preocupantes nas aplicações e no meio ambiente. O biocrude obtido por liquefação hidrotérmica (HTL) necessita de otimização adicional de refino, e a alta concentração de compostos nitrogenados heterocíclicos como quinolina, piridina, etc., envenenará o catalisador utilizado no processo de refino, de modo que a desativação do catalisador causar grandes dificuldades no refino do biocrude. Além disso, NOCs e sulfetos têm uma relação competitiva no processo de dessulfuração do biocrude, o que inibe o efeito de dessulfuração. Embora tenha havido muitos estudos sobre como lidar com problemas relacionados ao nitrogênio e analisar os mecanismos de reação para algumas reações-chave, ainda não há uma investigação completa e sistemática sobre a via geral do nitrogênio durante o processo HTL.
Yuanyuan Shao, professor associado da Escola de Engenharia Química e Tecnologia da Universidade de Tianjin, e colegas propuseram investigar a distribuição de nitrogênio em diferentes produtos e analisar os efeitos das condições de reação na distribuição de nitrogênio para explorar seu caminho de reação. O estudo foi publicado online em Frontiers of Chemical Science and Engineering em 7 de março de 2022.

"Neste projeto, usamos Chlorella sp. e Spirulina sp. como matéria-prima. Os efeitos da temperatura de reação, tempo de residência e taxa de carregamento de sólidos no rendimento, recuperação de nitrogênio e composições químicas do biocrude foram amplamente investigados", disse o Prof. Shao. "Analisamos também a distribuição do nitrogênio na fase aquosa, e um breve mapa de reação durante todo o processo foi o destaque desta pesquisa."

"Descobrimos que havia três formas principais de NOCs, incluindo compostos heterocíclicos de nitrogênio, amidas e aminas. E havia uma certa relação de transformação entre eles; a proporção de distribuição em diferentes produtos depende principalmente das condições de reação", disse Tianyi Bao, o primeiro autor do artigo, Ph.D. estudante da Escola de Engenharia Química e Tecnologia da Universidade de Tianjin. “Mesmo que as composições químicas das duas microalgas que pertenciam a microalgas ricas em proteínas e com baixo teor de lipídios fossem semelhantes, o conteúdo e a distribuição de nitrogênio na fase biocrude e aquosa eram bastante diferentes”.

Na verdade, o representante de aminoácidos em Chlorella sp. e Spirulina sp. proteínas são leucina e arginina, respectivamente. Em termos de estrutura química, a leucina é um aminoácido neutro, enquanto a arginina é um aminoácido básico. "Inferimos que mais nitrogênio nos aminoácidos básicos estava inclinado a entrar na fase aquosa e existia nas formas de NOCs solúveis em água", disse Tianyi Bao. Este resultado demonstra que a seleção de microalgas, principalmente a análise da estrutura interna da proteína, também é um dos focos de pesquisas futuras. + Explorar mais

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