Intensificação do processo hidrotérmico do glicerol catalisado para produção de ácidos lático e acrílico - SOUZA, Delma Sarmento (2018)
O glicerol é uma substância de grande importância industrial, por ser amplamente utilizado nos setores de alimentação, cosméticos, fármacos entre outros. A reestruturação do modelo energético mundial, que progressivamente investe em economia verde, resultou no excesso de glicerol no mercado, visto que é o maior subproduto da indústria do biodiesel. A fim de conter a depreciação e agregar valor ao produto, novas pesquisas foram publicadas acerca da conversão do glicerol em compostos de maior valor agregado, dentre esses destaca-se o ácido lático, que adquiriu certa relevância por ter aplicações promissoras, como a produção de poli(ácido lático) e de ácido acrílico. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver o processamento hidrotérmico para a produção de ácido acrílico a partir do ácido lático proveniente da conversão do glicerol. O presente estudo foi dividido em três etapas, primeiramente foi realizado o estudo da conversão hidrotérmica alcalina de uma solução de 100 g.L⁻¹ de glicerol em ácido lático, no qual foi verificado a influência da razão molar hidróxido de sódio/glicerol (entre 1,0 e 1,4) e da temperatura (entre 280ºC e 320ºC) no rendimento do produto. Também foi desenvolvido um modelo matemático considerando uma cinética de primeira ordem para este processo. Na segunda etapa foi avaliada a influência da temperatura (280ºC a 320ºC) na desidratação hidrotérmica de ácido lático comercial (50 g.L⁻¹) em ácido acrílico, nesta etapa também foi determinado o ácido mineral utilizado para neutralização da solução final da conversão do glicerol a ácido lático, foram selecionados dois ácidos fortes para este estudo, ácidos sulfúrico e fosfórico (concentrações entre 5 mM e 20 mM). Por fim, foi realizado o tratamento da solução final da conversão do glicerol em ácido lático e esta foi submetida às melhores condições de processo determinadas na segunda etapa para, então, produzir ácido acrílico. O maior rendimento de ácido lático na primeira etapa foi igual a 73,2%, obtido com uma razão molar de NaOH/glicerol igual a 1,2 a uma temperatura de 290ºC, foi verificado um bom ajuste ao modelo cinético de primeira ordem desenvolvido a partir dos dados experimentais, sendo observado o maior coeficiente de determinação (R²) do modelo igual a 0,98, também foram determinados a energia de ativação e o fator pré-exponencial, respectivamente, iguais a 118,39 kJ.mol⁻¹ e 1,58x109 min⁻¹. O maior rendimento da desidratação de ácido lático em ácido acrílico foi de 24,7% obtido na temperatura de 300ºC e o ácido mineral escolhido para a neutralização na terceira etapa foi o ácido fosfórico concentrado, no qual foi utilizado um volume suficiente para neutralizar a solução da primeira reação. A investigação da conversão do ácido lático, formado no processamento hidrotérmico alcalino do glicerol, em ácido acrílico, resultou em um rendimento de 23,8% em ácido acrílico, ou seja, resultado semelhante ao obtido pelo ácido lático comercial (igual a 24,7%).