Conversão do glicerol na presença do etanol usando catalisador a base de CoFe2O4/SBA-15 - Cavalcanti, Wesley Eulálio Cabral (2023)
O glicerol é o principal subproduto para obtenção do biodiesel, portanto, o crescimento da sua produção tem provocado um aumento na oferta de glicerol, diminuindo drasticamente seu valor de mercado. Com a finalidade de melhorar a eficiência econômica e os padrões ecológicos da produção do biodiesel, têm-se buscado converter cataliticamente o glicerol em bioprodutos de maior valor agregado. Nesse sentido, esse trabalho se propôs a sintetizar e caracterizar o sólido a base de ferrita de cobalto suportada em SBA-15 (CoFe2O4/SBA-15) para atuar como catalisador na reação de conversão do glicerol na presença de etanol. O suporte foi sintetizado via método hidrotérmico utilizando o P123 como direcionador orgânico e o TEOS como fonte de sílica. Enquanto a síntese do catalisador se deu através da impregnação dos precursores de Fe3+ e Co2+ (Fe(NO3)3 · 9H2O e Co(NO3)2 · 6H2O) via método de Pechini. As caracterizações via difração de raios-X (DRX) e espectroscopia FTIR confirmaram as sínteses da SBA-15 e do CoFe2O4/SBA-15. A espectroscopia Raman permitiu identificar a ferrita com grau de inversão(δ) de 0,4. A propriedade redox do catalisador foi avaliada via redução à temperatura programa (TPR-H2) que mostrou eventos de redução acima de 400°C, referentes a redução do Co2+ e Fe3+ . A análise de fisissorção de N2 mostrou uma área superficial de 372 m2 /g e um volume total de poros de 0,65 cm3 /g para o catalisador, indicando a presença do óxido na superfície e nos mesocanais do suporte. Através da microscopia eletrônicas de varredura (MEV) confirmou-se a manutenção da morfologia do suporte após o processo de impregnação. Já a partir da microscopia eletrônica de transmissão (TEM) observou-se um tamanho médio de partícula de 6,19 nm para a ferrita de cobalto suportada. As propriedades ácido-base do catalisador indicaram a presença de sítios básicos fracos, via dessorção de CO2 à temperatura programada (TPD-CO2) e a presença de sítios ácidos de Lewis via adsorção de NO e Piridina seguida de análise de FTIR. Os testes catalíticos mostram uma maior eficiência de conversão do glicerol na presença de etanol como cossolvente, a reação contendo apenas o glicerol apresentou uma conversão de apenas 20%, enquanto as reações realizadas em 10% glicerol-10% de etanol e 10% de glicerol-20% de etanol tiveram uma conversão superior aos 80%. Em geral, foram obtidos como produtos de reação, em ordem crescente de seletividade, o acetaldeído, o ácido propanoico, o acetol e o 1,2 propanodiol. A reação ocorrida apenas com glicerol obteve o etanol como um dos produtos, enquanto a reação realizada apenas com etanol formou exclusivamente acetaldeído.