Estudo da reutilização do catalisador NbOPO4,nH2O na conversão do bagaço de cana-de-açúcar em furfural - Esposito, Alexandra Jaques (2022)
O estudo do reuso do catalisador fosfato de nióbio (NbOPO 4 .nH 2 O, abreviado como NbP) na produção de furfural a partir do bagaço de cana-de-açúcar (BCA) em meio aquoso é o objetivo deste trabalho. O catalisador heterogêneo NbP foi explorado para hidrolisar a hemicelulose do BCA e desidratar seu principal carboidrato liberado, i.e., a xilose, em furfural. A relação biomassa / catalisador e o tempo de reação foram fixadas em 1/1 e 5 h. Duas temperaturas foram estudadas, i.e., 110 e 150 o C. Os compostos foram separados e quantificados por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Ao final de cada reação o catalisador foi separado da BCA por peneiração e tratado com (A) água, (B) 5 mL de acetona ou (C) calcinado a 500 ºC por 5h. Após o tratamento o catalisador foi reutilizado por mais um ciclo. Os licores do primeiro e segundo ciclos foram analisados usando o HPLC. O tratamento (A) foi escolhido pois apresentou rendimentos de furfural de 76 g kg -1 e recuperação de catalisador igual a 92 % em reações a 150 ºC. A fim de analisar a atividade do catalisador durante 4 ciclos de reuso e o impacto no rendimento de furfural, reações foram conduzidas em um reator de alta pressão a 150 ºC e 700 RPM. As massas de BCA e o volume de água foram ajustados a cada ciclo, com um rendimento de furfural igual a 73,63 g kg -1 para o último ciclo. Estes valores de rendimento foram consistes durante todos os ciclos de reuso. Em um último estudo, a reposição de catalisador foi realizada a cada ciclo mantendo a proporção de massa de NbP inicial constante nos ciclos, sem que fosse necessário um ajuste de BCA e o volume de água. Este estudo ldvou a rendimentos de furfural similares aos anteriores, 74,56 g kg -1 para o último ciclo, porém com melhore recuperação. A reposição do catalisador apresentou uma economia de 64,9% de NbP durante a execução das reações. Por fim, uma titulação potenciométrica com n-butilamina foi executada para determinar o potencial de NbP. Os resultados obtidos para o catalisador i) com o catalisador integro, ii) após reuso e iii) após reuso e com reposição foram respectivamente 406,0; 341,0 e 355,8 mV, indicando que não há diferença significativa de potencial e que o catalisador mantém suas propriedades ácidas mesmos após consecutivas reações de reuso. Palavras-Chave: Furfural. Cana-de-açúcar. Fosfato de Nióbio.