Transformação catalítica do glicerol a partir de reações de desidratação e oxidação acopladas com o uso de catalisadores heterogêneos multifuncionais

• Processo: 16/10597-2
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de fevereiro de 2017
• Data de Término da vigência: 31 de janeiro de 2019
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Leandro Pierroni Martins
• Beneficiário: Leandro Pierroni Martins
• Instituição Sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
• Assunto(s): Materiais mesoporosos Glicerol Catálise heterogênea Zeolitas Catálise Óxido de vanádio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: catálise | glicerol | Materiais Mesoporosos | óxido de vanádio | Zeolitas | Catálise Heterogênea

Resumo

A produção de biodiesel, que ocorre através da transesterificação de moléculas de triglicerídeos e metanol na presença de um catalisador alcalino, tem aumentado anualmente. Conjuntamente com esta reação são coproduzidos mais de 10 % em massa de glicerol, o que faz com que a quantidade de glicerol disponível no mercado também siga em crescimento. No entanto, a demanda pelo glicerol não vem acompanhando a oferta. Desta forma, o desafio atual é transformar o glicerol em produtos de maior valor agregado com o intuito de promover a cadeia produtiva do biodiesel e fornecer à indústria vários compostos importantes com origem em um reagente renovável. A conversão seletiva do glicerol a compostos tais como acroleína, ácido acrílico e acetaldeído por reações acopladas de desidratação e oxidação é um excelente exemplo para mostrar o potencial desta matéria-prima renovável. A reação pode ser conduzida em um único reator utilizando-se um catalisador bifuncional contendo sítios ácidos e redox. Os sítios ácidos (Brønsted ou Lewis) têm forte influência no desempenho do catalisador, a destacar a seletividade a acroleína e a formação de coque. Há ainda relatos de que zeólitas micro-mesoporosas apresentam uma mudança significativa na desativação em relação a amostra puramente microporosa. Isto se deve ao sistema de poros do catalisador e à diferentes proporções relativas de sítios Brønsted/Lewis que conduzem a formação de duas famílias distintas de coque (poliaromáticos e poliglicol). A inserção e/ou dispersão de pequenas quantidades (1 % em massa) de elementos ativos tais como V, Mo e/ou Cr nestes catalisadores pode levar a uma mudança drástica na desativação ao mesmo tempo em que há a formação de um outro produto de alto valor agregado, o ácido acrílico. Para o bom desempenho global destes catalisadores há, portanto, a necessidade de participação dos sítios ácidos e redox preparados de forma adequada em uma matriz porosa para que haja o efeito benéfico de redução na formação de coque. Além disto, as diferentes proporções entre os elementos ativos pode levar a um aumento na formação de vacâncias de oxigênio e, consequentemente nos ciclos redox, tão necessários na oxidação do glicerol. Este projeto trata, portanto, do desenvolvimento e estudo de catalisadores multifuncionais, assim como da identificação dos motivos da desativação dos catalisadores, com o intuito de modificar o desempenho global do processo. Para alcançar os objetivos também serão utilizadas técnicas síncrotron in operando e com resolução temporal como difração de raios-X e absorção de raios-X. (AU)

Publicações científicas

(10)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

POSSATO, LUIZ G.; ACEVEDO, MAURO D.; PADRO, CRISTINA L.; BRIOIS, VALERIE; PASSOS, ALINE R.; PULCINELLI, SANDRA H.; SANTILLI, CELSO V.; MARTINS, LEANDRO. Activation of Mo and V oxides supported on ZSM-5 zeolite catalysts followed by in situ XAS and XRD and their uses in oxydehydration of glycerol. MOLECULAR CATALYSIS, v. 481, n. SI, FEB 2020. (13/50023-7, 13/10204-2, 16/10597-2)

VIEIRA, LUIZ H.; POSSATO, LUIZ G.; CHAVES, THIAGO F.; PULCINELLI, SANDRA H.; SANTILLI, CELSO V.; MARTINS, LEANDRO. Studies on dispersion and reactivity of vanadium oxides deposited on lamellar ferrierite zeolites for condensation of glycerol into bulky products. MOLECULAR CATALYSIS, v. 458, n. B, SI, p. 161-170, OCT 2018. (14/20116-6, 13/10204-2, 16/10597-2)

RODRIGUES, MARIANA V.; OKOLIE, CHUKWUEMEKA; SIEVERS, CARSTEN; MARTINS, LEANDRO. Organosilane-Assisted Synthesis of Hierarchical MCM-22 Zeolites for Condensation of Glycerol into Bulky Products. Crystal Growth & Design, v. 19, n. 1, p. 231-241, JAN 2019. (14/12942-3, 16/10597-2, 16/01590-4)

RASTEIRO, LETICIA F.; VIEIRA, LUIZ H.; SANTILLI, CELSO V.; MARTINS, LEANDRO. Surfactant-assisted synthesis of Mo-V mixed oxide catalysts for upgraded one-step conversion of glycerol to acrylic acid. RSC ADVANCES, v. 8, n. 22, p. 11975-11982, 2018. (13/10204-2, 16/10597-2, 14/20116-6)

RASTEIRO, LETICIA F.; VIEIRA, LUIZ H.; POSSATO, LUIZ G.; PULCINELLI, SANDRA H.; SANTILLI, CELSO V.; MARTINS, LEANDRO. Hydrothermal synthesis of Mo-V mixed oxides possessing several crystalline phases and their performance in the catalytic oxydehydration of glycerol to acrylic acid. CATALYSIS TODAY, v. 296, p. 9-pg., 2017-11-01. (14/20116-6, 16/10597-2)

CATUZO, GABRIEL L.; SANTILLI, V, CELSO; MARTINS, LEANDRO. Hydrophobic-hydrophilic balance of ZSM-5 zeolites on the two-phase ketalization of glycerol with acetone. CATALYSIS TODAY, v. 381, n. SI, p. 215-223, DEC 1 2021. (18/01258-5, 16/10597-2)

RASTEIRO, LETICIA F.; VIEIRA, LUIZ H.; POSSATO, LUIZ G.; PULCINELLI, SANDRA H.; SANTILLI, CELSO V.; MARTINS, LEANDRO. Hydrothermal synthesis of Mo-V mixed oxides possessing several crystalline phases and their performance in the catalytic oxydehydration of glycerol to acrylic acid. CATALYSIS TODAY, v. 296, n. SI, p. 10-18, NOV 1 2017. (14/20116-6, 16/10597-2)

ABREU, THIAGO H.; MEYER, I, CAMILO; PADRO, CRISTINA; MARTINS, LEANDRO. Acidic V-MCM-41 catalysts for the liquid-phase ketalization of glycerol with acetone. Microporous and Mesoporous Materials, v. 273, p. 219-225, JAN 1 2019. (13/10204-2, 16/10597-2)

VIEIRA, LUIZ H.; POSSATO, LUIZ G.; CHAVES, THIAGO F.; PULCINELLI, SANDRA H.; SANTILLI, CELSO V.; MARTINS, LEANDRO. Studies on dispersion and reactivity of vanadium oxides deposited on lamellar ferrierite zeolites for condensation of glycerol into bulky products. MOLECULAR CATALYSIS, v. 458, p. 10-pg., 2018-10-01. (14/20116-6, 16/10597-2, 13/10204-2)

POSSATO, LUIZ G.; ACEVEDO, MAURO D.; PADRO, CRISTINA L.; BRIOIS, VALERIE; PASSOS, ALINE R.; PULCINELLI, SANDRA H.; SANTILLI, CELSO V.; MARTINS, LEANDRO. Activation of Mo and V oxides supported on ZSM-5 zeolite catalysts followed by in situ XAS and XRD and their uses in oxydehydration of glycerol. MOLECULAR CATALYSIS, v. 481, p. 9-pg., 2020-02-01. (16/10597-2, 13/50023-7, 13/10204-2)