Conversão catalítica de celulose utilizando catalisadores de carbeto de tungstênio suportado em carvão ativo e promovido por paládio

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Leal, Glauco Ferro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Biomass; Biomassa; Carbeto de Tungstênio; Hidrogenólise; Hydrogenolysis; Tungsten Carbide
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/75/75133/tde-29012015-093508/

A celulose é o biopolímero mais abundante na natureza e apresenta grande potencial para ser processada e produzir de maneira sustentável biocombustíveis e produtos químicos. A conversão catalítica é um dos meios mais promissores para transformação da celulose. A separação entre produtos e catalisadores é uma etapa importante para indústria, o que coloca a catálise heterogênea em posição privilegiada como via de conversão, devido à facilidade de separação entre produto e catalisador. A hidrogenólise é uma via de transformação que promove a quebra de ligações C-C e a retirada de átomos de oxigênio, levando a uma gama de combustíveis e produtos químicos. Os carbetos de metais de transição suportados em carvão ativo são efetivos na quebra de ligações C-C, enquanto o paládio atua tanto na quebra de ligações C-C como em etapas de hidrogenação. Assim, este trabalho estudou as propriedades estruturais e catalíticas de catalisadores de carbeto de tungstênio suportados em carvão ativado e promovidos com paládio. Foram preparados e caracterizados catalisadores de WXC sem promotor e com 1 e 2% de Pd. As medidas de fisissorção de N2 revelou que os catalisadores são formados por uma mistura de micro e mesoporos. A análise de difração de raios X revelou predominância da fase W2C nos catalisadores promovidos por Pd, enquanto que nos catalisadores ausentes de Pd ocorreu um misto de fases carbeto. As medidas de XPS revelaram que quanto maior quantidade de Pd na amostra, se tem mais tungstênio exposto na superfície. A seguir, os catalisadores foram aplicados em reações de conversão de celulose sob pressão de hidrogênio. A conversão de celulose foi determinada por gravimetria (balanço de massa) e termogravimetria e os produtos foram identificados e quantificados por cromatografia gasosa GC e por HPLC. Foram obtidos rendimentos em torno de 40% para etileno glicol, com 77% de conversão de celulose, em reações de 120 min a 220°C com o catalisador 2% WXC/C. Além disso, foram testados diferentes substratos e catalisadores para se entender o mecanismo de conversão e o papel de cada componente do catalisador na rota reacional. A obtenção de etileno glicol a partir da celulose se passa através da hidrólise do polissacarídeo em monômeros de glicose, reação retro-aldol produzindo glicolaldeído e hidrogenação para obtenção do etileno glicol.