Conversão one-pot de furfural sobre as zeolitas ácidas ZSM-5, beta e USY - Atividade e seletividade para compostos de alto valor agregado em função de suas propriedades ácidas e texturais

• Processo: 24/05141-6
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de setembro de 2024
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2024
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Química - Tecnologia Química
• Pesquisador responsável: Ernesto Antonio Urquieta Gonzalez
• Beneficiário: Bakht Zada
• Instituição Sede: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 21/12394-0 - Métodos sintéticos sustentáveis empregando catálise, solventes verdes, reagentes seguros e materiais de partida renováveis, AP.TEM
• Assunto(s): Catálise heterogênea
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: beta | conversão One-pot | furfural | Porosidade hierarquica | Sítios ácidos de Bronsted | Sítios ácidos de Lewis | Y | Zeolitas ZSM-y | Catálise Heterogênea

Resumo

A maior parte da energia consumida no mundo, assim como a produção de substâncias químicas ou intermediários, têm como fonte, matérias primas derivadas de petróleo, carvão ou gás natural. Esses processos têm sido os principais responsáveis pelos altos níveis atingidos de poluição ambiental e aceleração do aquecimento global, o que tem levado à sociedade científica buscar com urgência outras fontes, as denominadas "limpas", "verdes" ou "sustentáveis" [1,2]. No Brasil, a biomassa lignocelulósica, tem recebido grande atenção, pelo fato der ser um recurso abundante, renovável, de baixo custo e com grande potencial para a produção sustentável de biocombustíveis e intermediários químicos [1]. A conversão sustentável de biomoléculas a produtos de maior valor agregado, no entanto, requer o desenvolvimento de processos catalíticos eficientes e capazes de converter precursores complexos e oxigenados em moléculas plataforma, o que exige múltiplas reações. A catálise heterogênea, tem a vantagem de minimizar etapas de separação e purificação e, muito importante, permite o uso de catalisadores multifuncionais de forma a realizar reações em série em um único reator (sistema one-pot) [3-5]. Uma estratégia promissora tem sido a aplicação de catalisadores ácidos contendo simultaneamente sítios ácidos de Brønsted (B) e de Lewis (L), como ocorre na conversão de furfural em ³-valerolactona (GVL), ácido levulínico, ésteres levulinatos, angélicas lactonas, éteres etc., os quais podem ser empregados para a produção de biocombustíveis, aditivos, solventes "verdes" e outros intermediários químicos. As zeólitas com acidez simultânea de L e B têm demonstrado desempenhos notáveis para acoplamentos de reações de hidrogenação por transferência, hidrólise/alcoólise e lactonização de biomoléculas [6-10]. Entretanto, devido ao seu sistema microporoso, apresentam limitações à difusão de moléculas volumosas e, também, há necessidade de balancear a sua natureza ácida (L e B) de forma a se atingir níveis de atividade atraentes, mas com alto rendimento à molécula de interesse. Dessa forma o objetivo da pesquisa será desenvolver zeólitas ZSM-5, beta e Y com relação controlada de sítios ácidos de Lewis e Brønsted para serem aplicadas na conversão one-pot de furfural, envolvendo:- Gerar acidez de Lewis por desaluminização e posterior incorporação de Zr (IV). Caracterização para determinar o perfil de acidez em termos de quantidade, força e natureza (L/B) utilizando, AAS, FTIR de piridina adsorvida, NH3-TPD, espectroscopia Raman, XPS, SEM/TEM.- Otimizar através de ensaios catalíticos a atividade e seletividade na conversão one-pot de furfural sobre as zeólitas beta na sua forma convencional, desaluminizada e modificada com Zr.- Determinar mecanismos e correlações cinéticas que permitam quantificar a atividade e seletividade da conversão de furfural sobre as zeólitas estudadas em função do perfil de acidez.