Estudo do uso de estanhas sulfatadas como catalisadores ácidos para produção de bioaditivo de diesel - Silva, Rayanne Cugler da (2023)
A biomassa pode ser processada para obtenção de inúmeros insumos de interesse, o que inclui os combustíveis, o que é particularmente interessante por ser renovável. Dentre os métodos de processamento da biomassa mais utilizados está a hidrólise ácida, que gera algumas moléculas plataforma que podem ser convertidas em outras substâncias. Uma dessas moléculas é o ácido levulínico, que pode ser convertido cataliticamente em levulinato de etila, que é um aditivo oxigenado que pode ser misturado ao diesel, melhorando o seu ponto de fulgor e diminuindo as emissões de enxofre pela sua queima. A reação de esterificação de ácidos carboxílicos geralmente ocorre na presença de catalisadores ácidos e, como os ácidos minerais homogêneos têm sido substituídos por sólidos, como HCl e H2SO4, vários materiais ácidos vêm sendo estudados nesta reação. Dentre estes catalisadores heterogêneos é possível destacar os óxidos sulfatados, que são classificados como superácidos, por apresentarem elevada acides. Destaca-se a estanha sulfatada, pois em estudos anteriores este tipo de materiais apresentou elevada atividade, mas todos sulfatados por método de tratamento usando excesso de solução sofriam desativação na esterificação do ácido levulínico com etanol em fase líquida. Nesta perspectiva, o objetivo deste trabalho foi sintetizar estanhas sulfatadas por impregnação ao ponto úmido sob diferentes condições, caracterizar os materiais obtidos e avaliá-los na esterificação do ácido levulínico com etanol a 70 °C, pressão atmosférica, 2,5% em massa de sólido e razão molar etanol: ácido de 5:1, em reator batelada. Os métodos de caracterização utilizados foram análise textural, difração de raios X, FTIR, análise elementar e TPD de NH3. Quatro sólidos sulfatados por impregnação foram avaliados, além de um por tratamento usado como referência e outro de estanha pura. Verificou-se que as estanhas sulfatadas com teores nominais de 2,5 e 5% de enxofre apresentaram cristalinidade típica da cassiterita, e valores de área específica e acidez maiores do que a estanha pura. Estes resultados explicam a maior atividades dos materiais sulfatados que o óxido puro. Os espectros de FTIR indicam a presença de diferentes espécies sulfato nos sólidos sulfatados e os materiais mais ativos apresentam bandas compatíveis com espécies monodentadas deste grupo. Os três catalisadores mais ativos foram submetidos ao reuso, apresentando desativação, mas o catalisador obtido por impregnação usando ácido sulfúrico com maior teor de sulfato foi o que sofreu menor redução de atividade. As análises de caracterização dos catalisadores usados indicaram diminuição do tero de enxofre, indicando lixiviação dos grupos sulfato superficiais, apesar das propriedades texturais terem sido preservadas.