Desidratação oxidativa de glicerol a ácido acrílico sobre catalisadores zeolíticos contendo estanho e antimônio - Cruz, Darlan Carneiro Balesteiro da (2017)
A produção de biodiesel é um dos grandes avanços tecnológicos do País. Seguindo uma tendência de crescimento, é esperado um aumento da quantidade de glicerina inserida no mercado nacional, gerada como co-produto da reação de transesterificação. O glicerol é uma molécula com grande variedade de aplicações, porém sua utilização comercial está atrelada a necessidade de purificação para remoção de compostos tóxicos. A desidratação oxidativa sobre catalisador bifuncional, que desempenhe a função ácida e redox, é uma alternativa promissora, economicamente viável e sustentável de conversão de glicerol em acroleína e ácido acrílico. O ácido acrílico surge como principal aplicação em polímeros superabsorventes (SAP) e acrilatos. Neste trabalho, foram sintetizados pelos métodos de impregnação úmida e/ou mistura física catalisadores formados por zeólito ZSM-5 e óxidos mistos de estanho e/ou antimônio para posterior avaliação do desempenho catalítico na desidratação oxidativa do glicerol a ácido acrílico em fase gasosa. Os catalisadores foram caracterizados por TG/DTG, FTIR, EDX, TPR, TPD-NH3, DRX, MEV, EDS, análise textural e DRS UV-Vis. O zeólito ZSM-5 foi obtido com topologia MFI de razão experimental SiO2/Al2O3 = 22. A síntese dos catalisadores bimetálicos de estanho e antimônio suportados em ZSM-5 resultou em materiais com razões equimolares Sn:Sb. A ordem de adição dos metais ao suporte e o método de incorporação não influenciaram significativamente no valor de composição final dos catalisadores. A presença dos metais promoveu a redução da densidade total de sítios ácidos do ZSM-5, porém aumentou a densidade de sítios ácidos fortes. O H-ZSM-5 apresentou aproximadamente 80% de conversão de glicerol e 75% de seletividade a acroleína nas primeiras horas de reação, porém a conversão foi reduzida para 29%, enquanto a seletividade à acroleína permaneceu elevada até a décima hora de reação. O Sb agiu na prevenção do coque, enquanto que o Sn favoreceu a conversão. Os catalisadores são ativos ao ácido acrílico, apenas quando o estanho e antimônio atuam simultaneamente. A formação de ácido acrílico foi favorecida quando se obteve uma maior concentração de antimônio em relação ao estanho e que ocorreram preferencialmente na superfície externa do catalisador, onde se encontraram essas condições. Foi obtido ácido acrílico com seletividade de 47,4% na décima hora de reação para o catalisador bimetálico de estanho e antimônio suportados em ZSM-5 sintetizado pelo método de mistura física.