Síntese de novos líquidos iônicos e misturas eutéticas a partir de matérias-primas renováveis para conversão química de biomassa

Autor(es)

Gustavo Rodrigues Gomes

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Química
• Data de defesa: 2021-11-03

Membros da banca

Júlio Cezar Pastre; Sarita Cândida Rabelo; Thiago de Melo Lima; Aline Carvalho da Costa; Airton Gonçalves Salles Junior

• Orientador: Júlio Cezar Pastre

Resumo

O aproveitamento integral de recursos renováveis na obtenção de energia, combustíveis e insumos químicos é uma necessidade mundial para o desenvolvimento de processos mais sustentáveis e esse segue o conceito de biorrefinaria. Nos últimos anos, o uso de sistemas não-convencionais (líquidos iônicos e misturas eutéticas) para o processamento de biomassa, pré-tratamento e conversão química, tem ganhado atenção na literatura. Nesta tese são apresentados quatro estudos que relacionam o uso de sistemas não-convencionais a base de aminoácidos na conversão química de carboidratos em compostos de alto valor agregado. O primeiro estudo está relacionado com a aplicação de misturas eutéticas a base de cloridrato de betaína (BHC) como aceptor de ligação de hidrogênio (HBA), ácidos orgânicos naturas como doadores de ligação de hidrogênio (HBD) e água como terceiro componente, na produção de 5-(hidroximetil)-furfural (HMF) a partir de açúcares hidrossolúveis sob irradiação de micro-ondas. Sob condições otimizadas, a mistura BHC/MA/H2O forneceu o melhor desempenho na produção de HMF tanto para frutose (94%) quanto para sacarose (72%). Entretanto, experimentos de reuso mostraram a limitação do sistema devido à degradação térmica dos componentes da mistura, confirmada pelas análises termogravimétricas acopladas a espectrometria de massas (TG-MS). O segundo estudo está relacionado com a produção de levulinato de etila (EL) a partir de melaço de cana-de-açúcar mediada por hidrogenossulfato de taurina e a influência de componentes inorgânicos (cinzas) na produção de levulinato de etila. O tratamento do melaço com a resina Dowex® 50WX2 diminuiu o conteúdo de cinzas em 97% após duas percolações, fornecendo um material capaz de gerar EL em 82% de rendimento. O terceiro projeto está relacionado com o uso de um líquido iônico imidazólico derivado de taurina na produção de EL a partir de matrizes lignocelulósicas. Dentre as sete biomassas avaliadas, bagaço e palha de cana-de-açúcar, palha e casca de arroz, folhas e colmo de capim elefante, e resíduos de milho, o bagaço de cana-de-açúcar foi o material que forneceu os melhores rendimentos em EL (59%). Os rendimentos mássicos em EL apresentaram uma correlação linear com o conteúdo de hemiceluloses presentes nas biomassas, ou seja, maiores percentuais de hemiceluloses resultaram em rendimentos mais elevados, o que por sua vez é vantajoso pois dispensa a necessidade de um pré-tratamento prévio para se obter bons rendimentos em EL quando empregado o líquido iônico [TauIm][HSO4]. O último estudo está relacionado com o aproveitamento de licores, obtidos através do pré-tratamento ácido de bagaço de cana-de-açúcar, na produção de furfural. O emprego do líquido iônico imidazólico derivado de glicina forneceu o furfural em excelentes rendimentos (90%) a partir dos licores ácidos. Experimentos com meios sintéticos mostraram que não foi observado nenhum efeito de matriz, em especial da lignina solúvel em ácido, na desidratação das hemiceluloses mediada pelo líquido iônico [GlyIm][HSO4] (AU)

• Processo FAPESP: 18/09861-2 - Síntese de novos líquidos iônicos a partir de matérias-primas renováveis para conversão química de biomassa
• Beneficiário: Gustavo Rodrigues Gomes
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado