Clay exfoliation method as a route to obtain mesoporous catalysts for CO2 methanation.

A unique method for obtaining a mesoporous catalytic support through the exfoliation of a montmorillonite is reported. This method consisted of the intercalation of Na-clay with Al-Keggin species and polyvinyl alcohol followed by microwave irradiation. The mesoporous support was employed to prepare Ni-catalysts which were used in the natural gas synthesis through CO2 methanation. The synthesis method was validated confirming the clay exfoliation and the main formation of mesopores. Also, the Ni-catalysts have mainly weak basic surface properties lower than 38 µmol.g-1, and containing Ni0 nanoparticles with sizes between 9 and 12 nm which were thermally stable after reduction and methanation reaction. The catalyst with 5% Ni wt. gave conversions between 50 and 80% with temperatures ranging from 200 to 300 °C and selectivities of 100% towards the formation of CH4 without coke formation. The (3 and 5% Ni) Ni-catalysts are stable up to 8 h at 400 °C in the methanation reaction maintaining 100% of selectivity.•Mesoporous catalytic supports are obtained through a unique clay exfoliation method (Al-keggin, PVA, and microwaves).•(3% and 5% wt.) Ni-mesoporous catalysts are thermally stable and Ni0 nanoparticles between 9 and 12 nm are achieved.•5%wt. Ni-catalyst have no deactivation up to 8 h at 400 °C and displays unprecedented performance at low temperatures in CO2-methanation with 100% of selectivity.

High temperature CO2 capture of hydroxyapatite extracted from tilapia scales / Captura de CO2 a altas temperaturas, de hidroxiapatitas extraídas de escamas de tilapia / Captura de CO2 a altas temperaturas por hidroxiapatita extraída de escamas de tilápia

Abstract Hydroxyapatite (HAp) was obtained from tilapia scales by two extraction methods: direct calcination and acid-base treatment. The physicochemical characteristics of the obtained HAps were evaluated by thermogravimetric analysis, X-ray fluorescence, X-ray diffraction, scanning electron microscopy, surface area, infrared spectroscopy, and basicity measurement at 298 K by CO2 -pulse titration. Furthermore, the CO2 capture capacity of the solids at high temperature was also determined. Both methods showed the presence of a HAp phase although significant differences in the properties of the solids were found. The HAp obtained by direct calcination, exhibited a lower crystallinity and a greater surface area and basicity than the HAp obtained by the acid-base treatment. These features were correlated with the solid's CO2 capture capacity. In this work, CO2 capture capacity values for HAp yielded by calcination ranged from 2.5 to 3.2 mg CO2 /g captured at 973 K, and for the acid-base treatment-derived HAp, CO2 capture capacity values between 1.2 to 2.5 mg CO2 /g were recorded. These results reveal the potential of HAps extracted from tilapia scales as solids with high CO2 capture capacity, thermal stability, and capture/release cycles reversibility.

Resumen Se obtuvo hidroxiapatita (HAp) de escamas de tilapia por dos métodos de extracción: calcinación directa y tratamiento ácido-base. Las características fisicoquímicas de las HAps obtenidas fueron evaluadas por análisis termogravimétrico, fluorescencia de rayos X, difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido, área superficial, espectroscopia infrarroja y medición de basicidad a 298 K por titulación por pulso de CO2. Adicionalmente, se determinó la capacidad de captura de CO2 de los sólidos a alta temperatura. Ambos métodos mostraron la presencia de una fase de HAp, aunque se encontraron diferencias significativas en las propiedades de los sólidos. La HAp obtenida por calcinación directa exhibió una menor cristalinidad y una mayor área superficial y basicidad que la HAp obtenida con el tratamiento acido-base. Estas características se correlacionaron con la capacidad de captura de CO2 del sólido. En este trabajo, los valores de captura del CO2 con la HAp producidos por calcinación oscilaron entre 2.5 to 3.2 mg CO2/g capturado a 973 K, y con la HAp derivada del tratamiento ácido-base, se registraron valores de captura entre 1.2 to 2.5 mg CO2/g. Estos resultados revelan el potencial de HAps extraídos de escamas de tilapia como sólidos con una alta capacidad de captura de CO2, estabilidad térmica y reversibilidad de los ciclos de captura/liberación.

Resumo A hidroxiapatita (HAp) foi obtida a partir da escama de tilapia usando dois métodos de extração: calcinação direta e tratamento ácido-base. As características físico-químicas das hidroxiapatitas foram avaliadas por análise termogravimétrica, fluorescência de raios-X, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura, área superficial, espectroscopia de infravermelho e medição de basicidade a 298 K por titulação de pulso de CO2. Além disso, determinou-se a capacidade de captura de CO2 dos sólidos a alta temperatura. Os dois métodos mostraram a presença da fase HAp, no entanto, diferenças significativas foram encontradas nas propriedades dos sólidos, sendo a HAp obtida por calcinação direta a que apresentou menor cristalinidade, maior área superficial e basicidade, características que foram correlacionadas com a capacidade de captura de CO2. Foram encontrados valores entre 2.5 a 3.2 mg CO2/g capturado a 973 K para a HAp obtida por calcinação e, entre 1.2 a 2.5 mg CO2/g para a HAp obtida por tratamento ácido-base. Isto revelou o potencial de HAp's extraídas da escama de tilapia como sólidos com alta capacidade de captura de CO2, estabilidade térmica e reversibilidade na liberação de CO2.

Partial removal and detoxification of Malachite Green and Crystal Violet from laboratory artificially contaminated water by Pleurotus ostreatus / Eliminación parcial y desintoxicación de Verde Malaquita y Cristal Violeta del laboratorio con agua contaminada artificialmente por Pleurotus ostreatus / Extração e desintoxicação de Verde Malaquita e Cristal Violeta de água contaminada artificialmente em laboratório por Pleurotus ostreatus

Abstract The triphenylmethane Malachite Green (MG) and Crystal Violet (CV) dyes are cationic dyes and mix with domestic wastewater when dumped; increasing, among others, the chemical and biological oxygen demand and can cause acute toxicity at different trophic levels. Promoting the removal (decolorization) of MG and CV, and laccase activity (54.8 ± 8.9 and 30.6 ± 2.9 UL-1 respectively) by using P. ostreatus viable biomass needed parameters such as pH (4.5 and 6.0), temperature (25 to 30 °C), stirring speed (120 rpm), percentage of inoculum (2% v/v), and dye concentration (20 and 10 mg L-1). In adsorption studies, it was showed that an acidic pH favors the adsorption of both dyes and the model of pseudo-second order describes best the phenomenon of adsorption. Finally, the germination index (GI), using Lactuca sativa seeds for the initial dyes solutions, was < 50%; demonstrating its high phytotoxic effect. When dye solutions were treated with viable biomass, the GI increased, leaving open the possibility to perform future research to determine if the aqueous solutions, post-treated with P. ostreatus, could be used in treatments that generate less toxic water which could be used in processes that do not require potable water.

Resumen Los colorantes trifenilmetánicos Verde Malaquita (MG) y Crystal Violeta (CV) son catiónicos y al ser vertidos se mezclan con aguas residuales domésticas, incrementando, entre otros, la demanda química y biológica de oxígeno; pudiendo causar toxicidad aguda en diferentes niveles tróficos. En este estudio se encontró que los parámetros pH (4,5 y 6,0), temperatura (25 y 30 °C), velocidad de agitación (120 r.p.m.), porcentaje de inóculo (2 % v/v) y concentración de colorante (20 y 10 mgL-1), presentaron un efecto significativo (p < 0.05) para favorecer la remoción (decoloración) de MG y CV, así como la actividad lacasa (54,76 ± 8,91 y 30,59 ± 2,89 UL-1 respectivamente) al utilizar biomasa viable de P. ostreatus. En los estudios de adsorción se evidenció que pH ácidos favorecen la adsorción de ambos colorantes y que el modelo de Pseudo-segundo orden describe mejor el fenómeno de quimisorción. Finalmente los índices de germinación (IG) empleando semillas de Lactuca sativa, para los colorantes iniciales fueron < 50 %; demostrando su efecto fitotóxico elevado. Cuando las soluciones de colorantes fueron tratadas con biomasa viable, el IG aumentó, dejando abierta la puerta para la realización de investigaciones futuras con la intensión de determinar si las soluciones acuosas, postratadas con P ostreatus, pueden ser utilizadas en tratamientos que generen aguas menos tóxicas y que estas puedan ser empleadas en otros procesos que no requieran agua potable.

Resumen Os corantes de tipo trifenilmetano Verde Malaquita (VM) e Cristal Violeta (CV) são corantes catiônicos e se misturam com águas residuais domésticas quando descartadas; aumentando, entre outros, as demandas químicas e biológicas de oxigênio, podendo causar toxicidade aguda em diferentes níveis tróficos. Promoveu-se a remoção (descoloração) de VM e CV, e atividade da lacase (54.8 ± 8.9 e 30.6 ± 2.9 UL-1 respectivamente) utilizando como parâmetros necessários para a biomassa viável de P. ostreatus como pH (4,5 e 6,0), temperatura (25 a 30 °C), velocidade de agitação (120 RPM), porcentagem de inócuo (2 % v/v), e concentração de corante (20 e 10 mg L-1). Em estudos de absorção, se demonstrou que um pH mais ácido favorece a absorção de ambos corantes e o modelo de pseudo-segunda ordem descreve melhor o fenômeno da absorção. Finalmente, o índice de germinação (IG), utilizando sementes de Lactuca sativa para as soluções iniciais dos corantes, foi < 50 %; demonstrando assim seu alto efeito fitotóxico. Quando as soluções de corante foram tratadas com a biomassa viável, o IG aumentou, deixando em aberto a possibilidade de realizar futuras investigações para determinar se as soluções aquosas, tratadas com P. ostreatus, poderiam ser utilizadas em tratamentos que gerem águas menos tóxicas, que poderia ser utilizada em processos que não requerem água potável.