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

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)