Catalisadores de ferro e molibdênio suportado em carvão ativado para reação de hidrogenólise de derivados de biomassa - Mateus, Viviana Oliveira (2019)
A inserção de matéria advinda de fontes inesgotáveis é requerida pelo comércio e, portanto, a indústria. A biomassa surgi como uma alternativa promissora na diversificação das plataformas utilizadas industrialmente, a transformação da biomassa direcionada a processos que garantam preços competitivos em relação aos advindos dos combustíveis fósseis é desejável. Catalisadores ácidos são requeridos no processo, no sentido de favorecer a hidrólise da celulose nas reações de hidrogenólise da celulose para auxiliar na formação dos açucares e na desidratação do glicerol a acroleína nas reações de hidrogenólise do glicerol, por exemplo. Em contrapartida as características metálicas dos catalisadores tendem a favorecer a hidrogenação levando a formação do 1,2 e 1,3 propanodiol nas reações de hidrogenólise do glicerol e a sorbitol nas reações de hidrogenólise da celulose. Comumente, a hidrogenólise é empregada no sentido de proporcionar a quebra das ligações C-C e C-O que compõem a estrutura da biomassa como as da celulose e a do glicerol. Os efeitos das características ácidas e metálicas dos catalisadores, portanto, tendem a favorecer ao processo da quebra das rígidas ligações presentes na celulose, bem como no direcionamento das reações de hidrogenólise do glicerol a formação de insumos químicos muito requerido pela indústria como o propeno em condições brandas de reação. Os catalisadores contendo molibdênio e ferro suportados em carvão parece ser um caminho promissor, por possuir características ácidas e texturais que provavelmente favoreçam a conversão da celulose, bem como a do glicerol. O emprego do carvão ativado neste caso, para favorecer a dispersão dos catalisadores e, portanto, a disponibilidade dos centros ativos para reagir. Neste contexto, o estudo de catalisadores de ferro e molibdênio suportado em carvão ativado para reação de hidrogenólise de derivados de biomassa (hidrogenólise da celulose e hidrogenólise do glicerol) foi estudado e explicitado as muitas características apreciáveis para seu uso nestas reações. A hidrogenólise do glicerol à 500 ºC mostrou ser mais promissora para a obtenção de propeno nos catalisadores contendo molibdênio, enquanto à 300ºC mostrou ser mais seletiva para a obtenção de metano, etano, eteno ou CO. A produção de propeno apresentou rendimento de 15 % ao total das 6 horas de reação à 500 ºC para o CMF. A caracterização pós teste dos catalisadores submetidos à 300 ºC e 500ºC indicou que as fases discutidas no TPR na caracterização foram obtidas e, portanto, as fases Fe2MoO4, Fe2Mo3O8, FeMoO4, MoO2, Fe nas amostras contendo molibdênio e ferro, bem como a fase Mo8O23 foram observadas. O TG pós teste catalítico indicou presença de grande quantidade de óxidos para todos os casos. A hidrogenólise da celulose realizadas a 205ºC mostrou ser promissora na obtenção das moléculas de HMF e furfural s 50 bar. O catalisador CF indicou favorecer a formação do glicerol, CM ao HMF e furfural e o CMF à formação do HMF e acetol majoritariamente. Os resultados indicaram que a acidez governa a reação, bem como a fase ativa. Estes resultados indicam que a hidrogenação foi favorecida no catalisador CF, enquanto que o CM e CMF ocorreu a hidrogenólise provavelmente. A pressão de 50 bar pode ter favorecido à redução in situ do catalisador e possivelmente os mecanismos da hidrogenólise da celulose foi favorecida para o CM e CMF.