Avaliação da conversão e seletividade durante a reação de desidratação/desidrogenação do glicerol usando catalisadores a base de Cu-Fe2O3/Al2O3

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

INSTITUTO DE QUÍMICA

BACHARELADO EM QUÍMICA

AVALIAÇÃO DA CONVERSÃO E SELETIVIDADE DURANTE A

REAÇÃO DE DESIDRATAÇÃO/DESIDROGENAÇÃO DO GLICEROL

USANDO CATALISADORES A BASE Cu-Fe

O

/Al

O

ANA LUIZA SOUZA DA ROCHA

NATAL/RN

2017

ANA LUIZA SOUZA DA ROCHA

AVALIAÇÃO DA CONVERSÃO E SELETIVIDADE DO GLICEROL

DURANTE A REAÇÃO DE DESIDRATAÇÃO/DESIDROGENAÇÃO

USANDO CATALISADOR HETEROGÊNEO Á BASE Cu-Fe

O

/Al

O

Trabalho de conclusão do curso de química da Universidade Federal do Rio Grande do Norte como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Química.

Orientador: Dr. Prof. Tiago Pinheiro Braga

Co-orientadora: Mr. Monickarla T. P. da Silva

NATAL/RN

2017

Avaliação da conversão e seletividade do glicerol durante a reação

de desidratação/desidrogenação usando catalisador heterogêneo á base

Cu-Fe

O

/Al

O

ANA LUIZA SOUZA DA ROCHA

Aprovado em ____/____/____

BANCA EXAMINADORA

__________________________________________________ Prof. Dr. Tiago Pinheiro Braga

Orientador

__________________________________________________ Mr. Monickarla Teixeira Pegado da Silva

Co-orientadora

__________________________________________________ Prof. Dr. Sibele Berenice Castellã Pergher

Dedico esse trabalho a minha família e aos meus amigos que sempre estiveram ao meu lado me apoiando nos momentos mais difíceis.

Agradecimentos

Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado força e iluminado meu caminho ao longo dessa jornada árdua sempre buscando manter a humildade a que me foi ensinado.

A minha mãe, por quem tenho enorme admiração, minha grande inspiradora e incentivadora do meu progresso acadêmico e que sem ela nada disso estaria acontecendo em minha vida.

Aos meus amigos de graduação que sempre torceram por mim e me apoiaram durante todo o curso.

Ao meu namorado, Everton Henrique, por ter sido meu suporte emocional pela paciência em ajudar durante o desenvolvimento desse trabalho me dando dicas e também pela compreensão nos tempos de ausência.

Agradeço ao meu orientador, professor Tiago Braga, e minha co-orientadora, Monickarla Silva por ter me ajudado e me guiado no decorrer do trabalho e por sua contribuição de conhecimento de grande valor.

TÍtulo: Avaliação da conversão e seletividade do glicerol durante a reação de desidratação/desidrogenação usando catalisador heterogêneo á base Cu-Fe2O3/Al2O3

Autor: Ana Luiza Souza da Rocha

Orientador: Prof. Dr. Tiago Pinheiro Braga

Co-orientadora: Mr. Monickarla Teixeira Pegado da Silva

RESUMO

A busca por fonte alternativas de energia tem impulsionado o aumento da produção de biodiesel tendo como subproduto o glicerol. Tendo em vista o decréscimo do valor de mercado do glicerol, o setor industrial tem buscado a conversão do glicerol em produtos de melhor valor agregado, como o acetol. O trabalho visa a avaliação da conversão e seletividade do glicerol em acetol usando catalisador heterogêneo a base Cu-Fe2O3/Al2O3. Os métodos de síntese do catalisador foram dos precursores

poliméricos (suporte) e impregnação úmida (fase ativa) seguida das técnicas de caracterização de DRX obtendo características de material amorfo e TG fornecendo informações sobre a decomposição térmica dos materiais sintetizados e, por último, a análise de desempenho catalítico resultando em conversão maior do que 90 % e seletividade acima de 86 % com catalisador contendo cobre.

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 - Propriedades físico-químicas do glicerol...21 Tabela 2 - Conversão e seletividade do glicerol na presença do catalisador sem cobre...41 Tabela 3 - Conversão e seletividade do glicerol em acetol na presença do catalisador com o cobre...41

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Ciclo Catalítico...13

Figura 2 - Reação catalitica heterogênea...15

Figura 3 - Representação da estrutura da tenorita (CuO)...17

Figura 4 - Representação da estrutura cristalina da alumina...18

Figura 5 - Transformação da alumina em função da temperatura...19

Figura 6 - Obtenção do glicerol a partir da reação de transesterificação em meio básico ...20

Figura 7 - Estrutura molecular do glicerol...20

Figura 8 - Aplicações da glicerina...22

Figura 9 - Conversão do glicerol em produtos valorizados...22

Figura 10 - Desidratação do glicerol...23

Figura 11 - Desidratação do glicerol em acetol na presença de sítio de Lewis...24

Figura 12 - Representação do reator catalítico de leito fixo...25

Figura 13 - Representação da estrutura do acetol...25

Figura 14 - Representação da curva TG...28

Figura 15 - Reação de obtenção do poliéster...31

Figura 16 - Esquema da síntese do suporte catalítico...32

Figura 17 - Esquema do procedimento de impregnação úmida...33

Figura 18 - Sistema catalítico para reação de desidratação do glicerol...34

Figura 19 - Difratômetro de Raios –X...35

Figura 20 - Termoanalisador NESTZSCH 203 F3...36

Figura 21 - Difratograma do catalisador Al9Fe1 após calcinação a 500 ºC...37

Figura 22 - Difratograma do catalisador Al9Fe1Cu5 após calcinação a 500 ºC...38

Figura 23 - Curva TG da amostra Al9Fe1 após a calcinação a 500 ºC...39

Figura 24 - Curva TG da amostra Al9Fe1Cu5 após a calcinação a 500 ºC... 40

Figura 25 - Conversão catalítica do glicerol obtida com as amostras Al9Fe1 e Al9Fe1Cu5 calcinadas a 500 ºC...42

Figura 26 - Seletividade para o catalisador Al9Fe1 calcinado a 500 ºC...43

SUMÁRIO

3.1.1 – Visão geral da catálise ... 13

3.1.2 – Propriedades dos catalisadores ... 14

3.1.3 - Reação Catalítica ... 15 3.2–EFEITOS DO METAL ... 16 3.2.1 - Óxido de Cobre ... 16 3.3–EFEITOS DO SUPORTE ... 17 3.3.1 - Óxido de alumínio ... 18 3.4–GLICEROL ... 19 3.4.1 – Produção de Biodiesel ... 19

3.4.2 – Características e propriedades do glicerol ... 20

3.4.3 – Aplicações do glicerol ... 21

3.5–DESIDRATAÇÃODOGLICEROLEMACETOL ... 22

3.5.1 – Reator de leito fixo ... 24

3.6–ACETOL ... 25

3.6.1 – Características e propriedades ... 25

3.6.2 – Produção e aplicações do Acetol ... 26

3.7–TECNICASDECARACTERIZAÇÃO ... 27

3.7.1 – Difração de Raios-X ... 27

3.7.2 – Analise Termogravimétrica ... 27

4 – METODOLOGIA ... 30

4.1– MATERIAIS E REAGENTES... 30

4.2–SÍNTESES DO SUPORTE CATALÍTICO ... 30

4.2.1 – Métodos de precursores poliméricos ... 30

4.3.1 – Métodos de impregnação úmida ... 32 4.4–TESTES CATALÍTICOS ... 33 4.5–TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO ... 34 4.5.1 – Difração de Raios-X ... 35 4.5.2 – Termogravimetria ... 35 5- RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 37 5.1–DIFRAÇÃO DE RAIOS –X... 37 5.2–ANÁLISESTERMOGRAVIMÉTRICAS ... 38 5.3–DESEMPENHOSCATALÍTICOS ... 40 6 – CONCLUSÕES ... 45 7 – REFERÊNCIAS ... 46

1 – INTRODUÇÃO

A crescente demanda por fontes de energia paralela as mudanças climáticas e a saturação das reservas de petróleo tem levado á busca de fonte renováveis (Ex: biodiesel) que possam substituir os combustíveis de origem fóssil (MOTA, 2009).

O biodiesel é um combustível produzido a partir de fonte biológica renovável como gorduras animais e óleos natural sendo o principal processo, a reação de transesterificação catalisada por base convertendo os triglicerídeos em ácido graxo e paralelamente o subproduto glicerol. Juntamente com a crescente produção do combustível renovável, ocorreu uma quantidade significativa (em torno de 10 % do peso) de subproduto glicerol. Em virtude da grande quantidade de glicerol produzida, estudos foram realizados para possibilitar a conversão da molécula de glicerol em produtos químicos de maior valor agregado de acordo com a presença dos catalisadores específicos para cada tipo de reação como a desidratação para acroleína e acetol, esterificação, oxidação e hidrogenólise para o propanodiol (MCNEFF et al, 2008; XIAOHUI et al, 2009).

A reação de desidratação do glicerol para obtenção do acetol, produto com inúmeras aplicações de melhor valor agregado, tem sido estudada com empenho via catálise heterogênea, preferencialmente com sólidos ácidos, promovendo uma melhoria no aspecto econômico sendo que este tipo de processo tem um menor custo e minimização de eventuais problemas com separação das substâncias.

A escolha da alumina como suporte catalítico foi baseada na capacidade da mesma dispersar toda a espécie ativa na sua estrutura e assim proporcionar uma elevada área superficial buscando facilitar a reação com o material de interesse, nesse caso, o glicerol a ser transformado em acetol (BRAGA, 2012). O óxido de cobre apresenta um papel de grande importância sendo a fase ativa no processo de reação e caracterizada como um catalisador ácido favorecendo a desidratação - desidrogenação do glicerol.

A síntese do catalisador foi feita através do método de precursores poliméricos, o qual é usado frequente para formação do acetol com baixo custo, menor temperatura de síntese e elevada dispersão dos cátions metálicos dentre outras vantagens.

Quando se trata do uso de catalisadores, podem-se vivenciar inúmeras limitações como a formação de coque (material carbônico) e produtos secundários

durante a reação, tal fato dar-se pelo processo de desativação catalítica que consiste na perda de atividade inerente a determinado catalisador após tempo de uso indefinido (LEVENSPIEL, 2000).

O presente trabalho será dividido em 3 partes para melhor discussão sobre o assunto, visando a abordagem geral e especifica sobre a reação de desidratação do glicerol e levando em consideração as propriedades e funções do catalisador obtido durante o processo reacional. A primeira parte consiste na abordagem da literatura sobre os óxidos usados no trabalho (óxido de cobre, ferro e alumínio), discussão sobre o mercado econômico e características do glicerol e acetol bem como os fundamentos das técnicas de caracterização usadas e por fim métodos de sínteses. A segunda parte remete aos métodos com detalhe possibilitando futuras reprodutibilidade dos experimentos e obtenção dos produtos esperados e por último as discussões sobre os resultados obtidos no que diz respeito à conversão e seletividade do catalisador apenas como suporte bem como também a fase ativa somada ao suporte e como isso pode alterar as propriedades estudadas.

2 – OBJETIVOS

2.1 – OBJETIVOS GERAIS

Será realizada a síntese, caracterização e a avaliação de parâmetros físico-químicos de catalisadores contendo cobre durante a transformação do glicerol (reação de desidratação - desidrogenação).

2.2 – OBJETIVOS ESPECIFICOS

 Sintetizar o catalisador heterogêneo Fe2O3/Al2O3 através do método de

precursores poliméricos e dispersar o CuO por impregnação úmida;

 Analisar da conversão (%) do glicerol em acetol por meio da reação de desidratação usando teste catalítico com reator de leito fixo em fase gás;

 Caracterizar os catalisadores formados usando as técnicas de difração de raios-X e análise termogravimétrica;

3 – REVISÃO DA LITERATURA

3.1 – CATALISADORES

3.1.1 – Visão geral da catálise

A catálise é um processo cíclico, o qual os reagentes são ligados ao catalisador formando reagentes intermédios, facilitando assim a transformação em produtos. O intermediário é, na maior parte dos casos, muito reativo e, por isso, difícil de detectar. Por fim, o catalisador é regenerado no fim de cada ciclo reacional (Figura 1). No ponto de vista químico, a velocidade da reação é aumentada por causa do efeito de diminuição da energia de ativação da molécula, ou seja, a formação do produto desejado por meio de um caminho alternativo.

Figura 1 - Ciclo Catalítico

Fonte: Hagen, 2006

Além de acelerar as reações, os catalisadores têm outra propriedade importante, podem influenciar a seletividade das reações químicas. Isto significa que podem ser obtidos diferentes produtos a partir de um determinado material de partida usando diferentes sistemas catalíticos, ou seja, por modificação da estrutura do catalisador pode-se orientar a reação a um produto desejado. Industrialmente, o controle da seletividade reacional é muitas vezes mais importante que a atividade catalítica (Hagen, 2006).

Os catalisadores heterogêneos diferem dos homogêneos através das fases presentes na reação, estes apresentam reagentes e produtos em mesma fase química (usualmente em forma liquida) e aqueles estão em fases diferentes

(reagentes e produtos em estado liquido e/ou gasoso como também sólidos, respectivamente) (DAVIS et. al, 2003). Especificamente, a catálise heterogênea em interfaces sólido-fluido, é a forma mais comum em processos industriais sendo os reagentes e produtos presentes numa mistura fluida em contato com uma superfície catalítica sólida onde ocorrem as reações catalíticas (FONTES, 2015).

Os catalisadores heterogêneos, sólidos de preferência, oferecem inúmeras vantagens como a facilidade de reuso e regeneração, favorece a separação dos produtos com maior eficiência, permite o reinicio dos processos catalíticos em reator de leito fixo e ainda tem característica determinante em altas conversões e seletividade em várias reações (MEZALIRA, 2011).

3.1.2 – Propriedades dos catalisadores

Segundo Figueiredo (1987), os catalisadores podem apresentar as diferentes propriedades tais como condutividade térmica, resistência mecânica, seletividade, atividade, estabilidade e conversão, sendo estas quatro últimas discutidas durante o trabalho. Lembrando a existência de uma direta relação entre as características e a forma de preparação e a composição dos catalisadores.

A maior parte dos processos industriais trabalha com duas ou mais reações simultâneas e para ter um controle desse processo é preciso conhecer a seletividade para evitar possíveis reações secundárias e assim favorecer a formação do produto desejado, tal relação é apresentada na (equação 01).

eq.1

Onde e são a quantidade de glicerol inicial e final, respectivamente.

A estabilidade do catalisador é fundamental para ele possa ter uma vida útil longa, e é determinada pela estabilidade das diversas fases sólidas e pela sua resistência aos diversos processos de desativação. A atividade do catalisador pode exprimir-se pela velocidade da reação que ocorre a catálise, podendo ser alterada pela formulação do catalisador, sendo um fator determinante uma vez que quanto mais ativo o catalisador, menor a seletividade do mesmo (SANTOS,2007). Por

último, a conversão trata da razão entre a quantidade do reagente consumida (final) e a que foi colocada no reator (inicial) mostrado na (equação 02):

( )

eq.02

Em que representa a quantidade de produto formado e a quantidade

de glicerol consumido. 3.1.3 - Reação Catalítica

O ato catalítico é formado por várias etapas químicas (figura 2) durante o contato dos reagentes com a superfície do catalisador, onde cada etapa é produzida no sitio ativo e pode ser reversível.

Figura 2 - Reação catalitica heterogênea

A seguir são apresentadas as diferentes etapas do processo catalítico heterogêneo.

Caminho 1: Transferência de massa externa – Difusão dos reagente na fase fluida até a superfície do sítio ativo.

Caminho 2: Difusão dos poros – Entrada do reagente através dos poros do catalisador.

Caminho 3: Quimiossorção – Adsorção do reagente na superfície catalítica. Caminho 4: Reação química na superfície do catalisador – trocas de ligações química entre o reagente e o sítio ativo.

Caminho 5: Dessorção dos produtos na superfície – Liberação de sítios ativos para posteriores adsorções com novas moléculas de reagentes.

Caminho 6: Difusão dos produtos – Eliminação dos produtos da esfera de atuação sobre o catalisador.

3.2 – EFEITOS DO METAL

Segundo Mazelira et al, 2011, a escolha da fase ativa é uma das etapas mais importante do processo catalítico visto que o metal tem responsabilidade pela ocorrência da reação química. Além do tipo do metal, a atividade catalítica é fortemente influenciada pela quantidade do metal posta na superfície do catalisador viabilizando a condições de mais sítios ativos em contato com o reagente, aumentando, assim, a eficiência da reação.

3.2.1 - Óxido de Cobre

A cuprita (Cu2O) e a tenorita (CuO) são as principais fases de óxido de cobre

tendo em vista que o cobre é um metal de transição com dois tipos de estados d oxidação +1 e +2. O óxido de cobre II (CuO) ocorre na natureza como o mineral tenorita e sua estrutura apresenta átomos de cobre (II) rodeados por quatro átomos de oxigênio com geometria quadrado planar. Seu grupo espacial é C2/c e o sistema cristalino monoclínico, seus parâmetros de rede são: a=4,6837(5), b=3,4226(5), c=5,1288(6) e =99,54(1)o . Os quatro átomos de oxigênio estão dispostos a uma distância de 1,96 Ǻ e dois outros átomos de oxigênio estão dispostos a 2,78 Ǻ. Os ângulos O-Cu-O são diferentes, dois com 84,5º e dois com 95,5º (WOLD; DWIGHT, 1993) como exposto na Figura 3.

Figura 3 - Representação da estrutura da tenorita (CuO)

Fonte: WOLD; DWIGHT, 1993

A tenorita possui diversas aplicações como sensores de gás, células solares, supercondutor de alta temperatura como também bastante usado no papel de catalisador heterogêneo, devido as propriedades ácidas e baixa temperatura de redução, estas característica têm relação direta com o fato de o composto CuO ser um semicondutor do tipo p possuindo uma característica de doação de elétrons visto que os metais de transição apresenta sua camada de valência preenchida.

Na transformação do glicerol, o cobre atua como fase ativa em um suporte com característica ácida, especificamente na reação de desidratação, a seletividade se relaciona de forma direta com a quantidade de sítios ativos na superfície do catalisador. Os estudos de Balaraju et al mostram a relação entre a dispersão do Cu e a conversão do glicerol e Bienholz e colaboradores relataram a relação linear entre a taxa de reação e a área de superfície do cobre para ambas as reações, desidratação do glicerol e a hidrogenação do acetol para obtenção de altos rendimentos do 1,2 – propanodiol (BALARAJU et al, 2008; BIENHOLZ et al, 2011).

3.3 – EFEITOS DO SUPORTE

Os catalisadores suportados são aqueles onde a natureza da superfície das partículas, contendo a fase ativa, é quimicamente diferente do interior; esse suporte é geralmente um composto que sozinho não pode fazer a transformação química desejada. Esses tipos de catalisadores promove a estabilidade térmica evitando possíveis processos de desativação catalítica como a formação de coque e sinterização e ainda mantém a área especifica do da fase ativa. Visando a contato entre os reagentes e a componente ativo, o suporte tem como principal requisito,

uma boa morfologia podendo auxiliar na remoção dos produtos obtidos (MAZELIRA, 2011; FAJARDO, 2004).

.

3.3.1 - Óxido de alumínio

Os óxidos de Alumínio apresentam seis átomos de oxigênio coordenados a um metal e este, em coordenação octaédrica, ligado a quarto átomos metálicos. Logo, esses óxidos são estruturados em um arranjo hexagonal de íons O-2 com 2/3 das posições ocupadas por Al+3 e 1/3 nas posições octaédrica (Figura 4) (BRAGA, 2009).

Figura 4 - Representação da estrutura cristalina da alumina

Fonte: Souza, 2011

Os diferentes tipos de alumina: α-alumina, λ - alumina e ɣ- alumina (a mais reativa) usada no processo de catálise, essas são determinados com base no tratamento térmico adequado (Figura 5) em que consiste no aquecimento do hidróxido de alumínio, processo particular da α-alumina, e a desidratação do Al(OH)3

Figura 5 - Transformação da alumina em função da temperatura

Fonte: CAMPOS, 2011

A alumina é utilizada na fabricação de ferramentas de corte, materiais cirúrgicos e dispositivos eletrônicos em virtude da alta dureza, resistência ao desgaste são exemplos de propriedade físicas desse óxido. Além disso, a sua aplicação na catálise tem sido um ramo de estudo com bastante progresso.

Na área de catálise, o óxido de alumínio pode ser aplicado como suporte catalítico e como fase ativa com as propriedades ácidas e textuais podendo atuar como sítio de Lewis devido à exposição dos íons Al+3 e sítios ácidos de Bronsted pela presença da hidroxila (SOUZA, 2011).

3.4 – GLICEROL

3.4.1 – Produção de Biodiesel

A maior demanda de biodiesel para a utilização em misturas com diesel fóssil promove um aumento na produção de resíduos e de co-produtos. O aproveitamento desses resíduos e desses co-produtos é de grande importância econômica e ambiental, em virtude disso, a comunidade cientifica iniciou estudos para obtenção desse produtos com maior eficiência e empregando catalisadores adequados a cada processo.

Segundo MOTA et al, 2009, o biodiesel surgiu como uma alternativa viável em termos de combustível renovável. A principal rota de obtenção do biodiesel é a partir da transesterificação de óleos vegetais com álcoois (metanol e etanol), usando catálise básica mostrado na Figura 6.

Figura 6 - Obtenção do glicerol a partir da reação de transesterificação em meio básico

O governo federal, em 2008, adotou a politica de adição do glicerol no diesel fóssil através do Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel, fato este que iria aumentar significativamente a quantidade de glicerol produzida. Para cada 90 m3 biodiesel produzido por transesterificação são gerados, aproximadamente, 10 m3de glicerina, diante disso, houve a necessidade de utilização dos coprodutos do biodiesel (MOTA, 2009). O glicerol obtido pela reação de transesterificação tem baixa qualidade uma vez que apresenta impurezas como água, catalisador alcalino, álcool não reagido, e ácidos graxos, entre outros compostos (MOTA, 2011).

3.4.2 – Características e propriedades do glicerol

De acordo com a IUPAC (- Internacional Union of Pure Applied Chemistry), a nomenclatura da molécula de glicerol é propano – 1,2,3- triol conhecido também como glicerina, gliceritol ou ácido glicídico, apresenta em sua estrutura três grupos hidroxílicos hidrofílicos que são responsáveis pela solubilidade em água, tal estrutura representada pela Figura 7 (QUISPE et al, 2013)

Figura 7 - Estrutura molecular do glicerol

É um tipo de monômero da maioria dos polióis naturais como celulose, hemicelulose, amidos dentre outros polímeros de carboidratados. Possui características de não toxicidade, ser biodegradável e reciclável, uma vez fabricado por fontes renováveis tem enorme potencial de ser um solvente alternativo verde para futuras reações orgânicas. As propriedades físico-químicas são listadas na Tabela 1. (ZAKARIA et al, 2013).

Tabela 1 - Propriedades físico-químicas do glicerol

Propriedades Valores

Fórmula Molecular C3H8O3

Massa molecular 92,1 g/ mol

Densidade 1,26 g/ cm3

Viscosidade 1,5 kg/ m.s Ponto de fusão 17,9 ºC Ponto de ebulição 290 ºC

Fonte: Adaptada de Zakaria et al, 2013

3.4.3 – Aplicações do glicerol

Diante da desvalorização do mercado do glicerol causada pelo aumento significativo da produção de biodiesel, despertou-se o interesse cientifico por parte do setor industrial em buscar aplicações do glicerol como precursor de produtos químicos finos valorizados.

O glicerol possui diversas aplicações industriais sendo usado na indústria de alimentos, fármacos e tabacos como também na síntese de resinas e poliuretanos (PAGLIARO et al, 2007).

Figura 8 - Aplicações da glicerina

Fonte: Adaptado de PAGLIARO et al, 2007

Através de processos de conversões catalíticas, o glicerol pode ser convertido em diversos produtos como a reação de oxidação, esterificação, acetilação, desidratação dentre outras como ilustrado na Figura 9. Este trabalho irá tratar especificamente da reação de desidratação para produtos de acetol levando em consideração os catalisadores e condições reacionais adequadas.

Figura 9 - Conversão do glicerol em produtos valorizados

Fonte: Adaptado de Bagheri et al, 2015.

3.5 – DESIDRATAÇÃO DO GLICEROL EM ACETOL

Segundo MOTA et al, 2009, a desidratação do glicerol pode ocorrer de duas formas: a desidratação da hidroxila central do glicerol levando ao 3-hidroxi-propanal

que por sua vez sofre outra desidratação formando acroleína (fig a) e a eliminação da hidroxila terminal produzindo a α – hidroxiacetona conhecido como acetol (fig b).

Figura 10 - Desidratação do glicerol

Fonte: MOTA et al, 2009

A produção de acetol a partir do glicerol é fortemente influenciada pela presença de catalisadores, principalmente os sólidos contendo sítios metálicos juntamente com um suporte ácido visto que os sítios ácidos favorecem a reação de desidratação e o metal de transição promove a reação de carboxilação (MOHAMED et al, 2011). Os estudos de Sato et al mostram elevada seletividade ao acetol quando combinam-se óxidos ácidos como Al2O3 com sítio de cobre e ainda a

obtenção de uma conversão maior que 90 % ao empregar o sólido Cu-Al2O3 em um

reator de leito fixo com fluxo de hidrogênio (SATO et al, 2008).

De acordo com o levantamento bibliográfico, os sítios ácidos de Bronsted mostram uma seletividade alta de acroleína, todavia apresentam uma elevada desativação catalítica. Dessa forma, a fim de buscar maior eficiência durante a reação de desidratação, é interessante utilizar os sítios ácidos de Lewis que irão interagir com as hidroxilas terminais da molécula de glicerol como mostrada na Figura 11 a seguir:

Figura 11 - Desidratação do glicerol em acetol na presença de sítio de Lewis

Fonte: Adaptação de Santos, 2016

A desidratação do glicerol a acetol ocorre principalmente sobre os sítios ácidos de Lewis, onde há a interação com o grupo hidroxila terminal do glicerol, juntamente com a transferência do próton secundário para os átomos de oxigênio da superfície, formando o acetol e o seu tautômero enólico, 2,3-diidroxipropeno.

3.5.1 – Reator de leito fixo

De acordo HILL (1977), o reator catalítico de leito fixo é usado para reações em condições de elevada temperatura ou pressão empregando catalisadores sólidos, esse tipo de reator é de fundamental importância durante o processo de desidratação e hidrogenólise do glicerol, levando o mesmo a uma conversão superior a 90 % e ainda fazendo uso de menor quantidade do catalisador, em massa, por volume de glicerol. Todavia, as condições reacionais precisam ser otimizadas para melhorar a seletividade aos produtos desejados (MIRANDA et al, 2015).

Suas principais características consistem na simplicidade do equipamento e por consequência custo de construção baixo, manutenção e operação e ainda apresenta flexibilidade na operação, em contrapartida, sua principal limitação consiste na possível dificuldade de realizar a regeneração e substituição do catalisador, no caso de uma rápida desativação catalítica, adicionando, assim, custos ao processo (HILL, 1977).

Figura 12 - Representação do reator catalítico de leito fixo

Fonte: Adaptação de Cunha, 2016

Composição do reator de leito fixo: (1) Bomba de seringa; (2) Bypass; 3- Entrada dos gases; (4) Válvulas dos gases; (5a) Câmara de vaporização; (5b) Câmara de reação; (6) Leito catalítico; (8) Ponto de condensação.

3.6 – ACETOL

3.6.1 – Características e propriedades

O acetol, de acordo com a IUPAC, denomina-se de hidroxiacetona ou 1-hidroxi-2 propanona, com massa molar de 74,079 g/mol e fórmula molecular C3H6O2

cuja estrutura (FIGURA 13) apresenta uma cetona e hidroxila, sendo uma moléculas α hidroxicetona.

Figura 13 - Representação da estrutura do acetol

A cetona, no caso especifica do acetol, são completamente miscíveis em água (bem similar ao álcool) devido a forte ligação intermoleculares pela ligação de hidrogênio (MARTINS et al, 2013) como também em éter e benzeno. Os pontos de ebulição e fusão são maiores do que os aldeídos e menores do que os álcoois com massa molar correspondente.

Usualmente, a preparação do acetol é feita pela reação entre bromoacetona e formiato ou acetato de sódio ou potássio, seguido por hidrólise do éster com álcool metílico. O tratamento de glicerol ou propileno glicol é realizado em temperaturas de 200-300 °C na presença de um catalisador de desidrogenação, ou seja, um catalisador com caracteristica ácida (suportado em Cu, por exemplo) conduz à formação de acetol, enquanto a oxidação dire ta de acetona com reagente de peróxido de acetona de Baeyer e Villiger fornece acetol juntamente com ácido pirúvico (LEVENE et al, 1930).

3.6.2 – Produção e aplicações do Acetol

Segundo Special Repost (2008), o acetol, com base no custo petrolifero, tem o valor de 12,5 dolares por kg enquanto a produção do mesmo partindo do glicerol reduziria o valor para 1,25 dolares por kg abrindo mercado para o glicerol e beneficiando a produção de biodiesel. Atualmente o preço do acetol, em mercado americano, gira em torno de 231,1 dolares por kg, tal fato mostra o interesse industrial em usar o acetol para produção do propilenoglicol sendo uma operação de baixo custo.

O acetol é largamente usado nas indústrias por desempenhar a função de intermédiario de síntese ou materiais de partida por promover uma grande variedade de reações como oxidação, hidrogenação (produção do propilenoglicol), polimerização e desidratação (produção de acroleína). Na indústria alimentícia, o acetol funciona para dar aroma aos alimentos, induzir compostos no leite aquecido, agora no ramo textil, sua utilidade é ser um substituto para o ditionito de Sódio que é normalmente empregado para reduzir um corante em um composto solúvel em água. (MOHAMED et al, 2011)

3.7 – TECNICAS DE CARACTERIZAÇÃO

3.7.1 – Difração de Raios-X

A técnica de difração de raios – X é conhecida como a mais usada para determinação de fases cristalinas presente na estrutura para compostos simples e de simetria elevada.

(ALBERS et al, 2002) Ao incidir um feixe de raios X em um cristal, o mesmo interage com os átomos presentes, originando o fenômeno de difração. A difração de raios X ocorre segundo a Lei de Bragg (Equação A), a qual estabelece a relação entre o ângulo de difração e a distância entre os planos que a originaram (característicos para cada fase cristalina):

( ) n: número inteiro

λ: comprimento de onda dos raios X incidentes d: distância interplanar

θ: ângulo de difração

Dentre as vantagens da técnica de difração de raios X para a caracterização de fases, destacam-se a simplicidade e rapidez do método, a confiabilidade dos resultados obtidos (pois o perfil de difração obtido é característico para cada fase cristalina), a possibilidade de análise de materiais compostos por uma mistura de fases e uma análise quantitativa destas fases.

3.7.2 – Análise Termogravimétrica

Ionashiro (2004) define a termogravimetria como uma técnica de análise térmica em que a variação de massa da amostra é determinada em função da temperatura usando um programador de temperatura, verificando, assim, as alterações do aquecimento podem provocar mudanças nas massas das substâncias, tal técnica pode fornecer informações importantes sobre o andamento das reações como oxidação, decomposição, principalmente a desidratação, dentre outros.

Com base na Figura 14, os degraus no eixo das coordenadas nas curvas termogravimétricas representa a variação mássica sofrida pela substância permitindo, assim, a obtenção de informações de caráter quantitativo.

4 – METODOLOGIA

O trabalho foi dividido em quatro partes a fim de melhorar o entendimento em cada processo. A parte 1 se trata da síntese do suporte catalítico usando o método de precursores poliméricos conhecido também como método Pechini, em seguida ocorre à síntese da fase ativa do catalisador através do método de impregnação úmida (parte 2), posteriormente, são empregados os testes catalíticos permitindo a obtenção da conversão do glicerol e seletividade do produto desejado, o acetol (parte 3) e por último, a caracterização do catalisador sintetizado empregando as técnicas de difração de raios-X e analise termogravimétrica (parte 4).

4.1 – MATERIAIS E REAGENTES

 Nitrato de Alumínio Nona hidratado Al(NO3)3.9H2O a 98 % - SIGMA ALDRICH

 Nitrato férrico nona hidratado Fe(NO3)3.9H2;

 Ácido cítrico monohidratado C6H8O7.H2O;

 Solução de etilenoglicol C2H6O2 - SIGMA ALDRICH;

 Nitrato de Cobre trihidratado P.A Cu(NO3)3.H2O – VETEC;

 Solução aquosa de glicerol a 10 %  Solução aquosa padrão de butanol a 5 %

4.2 – SÍNTESES DO SUPORTE CATALÍTICO

No processo catalítico, o suporte tem a função de permite a dispersão do metal, fase ativa do catalisador, e a estabilização do mesmo como também a possibilidade de modificar a atividade da reação. O uso da alumina, na preparação do suporte, é devido a sua elevada área superficial permitindo maior dispersão da fase ativa. Além da alumina, adicionou-se a superfície 10% de óxido de ferro com o objetivo de realizar com mais eficiência a desidrogenação da reação.

4.2.1 – Métodos de precursores poliméricos

Como dito no capitulo anterior, o método Pechini (precursores poliméricos) possibilita a obtenção de elevada dispersão da fase ativa e com isso facilita a reação do reagente, glicerol, com o catalisador formado. Para preparação do catalisador Fe2O3/Al2O3 utilizou-se os sais inorgânicos de nitrato de alumínio nona hidratado

monohidratado (AC){C6H8O7.H2O}, e etilenoglicol (EG) {C2H6O2} como material de

partida e usando uma razão de AC/metal de 2:1 (mol) e uma razão em massa entre AC/EG de 2:3. Sabendo que o ácido cítrico tem a função de complexar os metais e o etilenoglicol, polimerizar os complexos produzindo o poliéster (figura 15).

Figura 15 - Reação de obtenção do poliéster

Fonte: Adaptação JUNIOR,2014

Os cálculos das massas pesadas e o número de mols dos íons Fe+3 e Al+3 foram feitos na proporção de 10% Fe+3e 90 % Al+3 com amostras representadas por Al9Fe1.

Para produção de 5 g de catalisador, pesou-se 2,5306 g de nitrato férrico nona hidratado {Fe(NO3)3.9H2O} e 33,1089 g nitrato de alumínio nona hidratado

{Al(NO3)3.9H2O}, estes foram dissolvidos em água destilada e em seguida

adicionou-se etanol a mistura, juntamente com uma massa de 36,31 g de ácido cítrico e pôs-adicionou-se em agitação por 1 hora e 50 ºC. Posteriormente, fez-se a adição da massa de 8,8006 g de etilenoglicol e elevou- se a temperatura para 100 ºC. Com agitação e temperatura constante até a obtenção de uma resina pastosa, formando, assim, a resina polimérica (poliéster), devido à volatização do solvente e polimerização. Essa, então, seguiu para tratamento térmico em que foi calcinada em mufla com uma temperatura de 250ºC durante 1 h, o compósito resultante foi moído e tratado a 500

ºC por 2 h sob atmosfera de ar para formação dos óxidos metálicos. Todo procedimento experimental está exemplificado através do esquema (Figura 16).

Figura 16 - Esquema da síntese do suporte catalítico

Fonte: Própria autora, 2017

4.3 – SÍNTESES DA FASE ATIVA

O método de adição dos metais empregados durante a preparação do catalisador foi o de impregnação úmida, o qual tem o objetivo de dispersar as espécies ativas no suporte catalítico com a finalidade de obter uma elevada atividade catalítica.

4.3.1 – Métodos de impregnação úmida

Com o objetivo de avaliar o efeito do metal correspondente a fase ativa do processo nas propriedades do catalisador adicionou-se ao suporte catalítico a proporção molar de 5 % de cobre obtendo, assim, a amostra Al9Fe1Cu5. Para produzir 3 g da fase ativa foram gastas 0,1578 g de CuO em cálculos estequiométricos obteve = 0,471 g e preparou-se uma solução aquosa de

nitrato de cobre trihidratado {Cu (NO3)2 . 3H2O} em rotaevaporador para retirada do

solvente excedente nas seguinte condições: T = 60 ºC; rotação de 20 RPM ; Tempo = 3 h e aumento de temperatura de 100 ºC até secar a amostra. Em seguida, o material foi calcinado na temperatura de 500 ºC por 1 h no fluxo de 5 ºC/min.

Figura 17 - Esquema do procedimento de impregnação úmida

Fonte: Própria autora, 2017.

4.4 – TESTES CATALÍTICOS

Usando 200 mg das amostras Al9Fe1Cu5 e Al9Fe1, o teste catalítico realizou-se em um reator de leito fixo. Primeiro houve o processo de redução do catalisador em atmosfera de H2 num fluxo de 25 mL /min a 300º C durante 1 hora antes da

reação. Após essa etapa, a temperatura do leito foi mantida em 250 ºC com fluxo de H2, paralelamente, uma micro bomba de seringa contendo 10 % de solução aquosa

de glicerol no fluxo de 1,8 mL /h alimentou o topo do reator durante a reação. Por fim, coletaram-se reagentes e produtos através um sistema de condensação composto por um banho de água e sal e em seguida, a cada hora, os produtos foram analisados via cromatografia gasosa. Em cada amostra buscou-se obter cinco pontos para fazer o gráfico da conversão e seletividade em função do tempo.

O cromatográfo gasoso usado na análise dos produtos formados da reação é composto por um detector de ionização de chamas (FID – CG), uma coluna capilar sílica fused com as seguintes especificações: 30 m de comprimento, 0,25 mm de diâmetro e 0,1 mm de espessura da fase estacionária.

Figura 18 - Sistema catalítico para reação de desidratação do glicerol

Fonte: Autor.

4.5 – TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO

A etapa de caracterização dos catalisadores permite o entendimento dos mecanismos reacionais e ainda pode prever a influência de cada fator no efeito

catalítico, como também auxilia na obtenção de informações sobre propriedades físico-químicas no que diz respeito á textura, atividade do material, seletividade dentre outras.

4.5.1 – Difração de Raios-X

Com o intuito de elucidar as fases cristalinas presentes nas amostras sintetizadas, foram realizadas as medidas de difração de raios-X dos catalisadores calcinados previamente. Utilizou-se um difratômetro Bruker com radiação CuKa , passo de 0,02º, voltagem de 30 kV e corrente de 10 Ma, detector de Lynxeye para determinação da estrutura do cristal com intervalos de ângulo 2θ de 10 a 90º. O programa de software HighScore Plus foi utilizado para interpretações dos resultados.

O equipamento de difração de Raios-X empregados nesse trabalho está localizado no Laboratório de Peneiras Moleculares (LABPEMOL) na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Figura 19 - Difratômetro de Raios –X

Fonte: Própria autora, 2017

4.5.2 – Termogravimetria

Os registros foram realizados com a ajuda de um termoanalisador TG NETZSCH 209 F3. Uma micro balança permitiu acompanhar a perda de massa durante a medida. A massa de 16.69 mg da amostra foi colocada em um cadinho de

platina com rampa de aquecimento de 25ºC a 1000 ºC com taxa de aquecimento de 5ºC/min sob o fluxo de ar sintético.

O equipamento de análise termogravimétrica empregado está localizado no Laboratório de Peneiras Moleculares (LABPEMOL) na Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN).

Figura 20 - Termoanalisador NESTZSCH 203 F3

5- RESULTADOS E DISCUSSÕES

5.1 – DIFRAÇÃO DE RAIOS –X

Os difratogramas apresentados a seguir foram interpretados usando um software Diffrac.Suite-Eva diferente do programa Xpert HighScore Plus mencionado na descrição da metodologia, essa mudança foi ocasionada pela dificuldade em tratar os dados das duas amostras do catalisador, Al9Fe1 e Al9Fe1Cu5. Para interpretar esses dados, foi-se necessário alterar alguns parâmetros na análise como a largura da fenda de 0,6 mm para 1,0 mm, tempo de 0,1s para 0,2s e o passo de 0,02 para 0,01.

Figura 21 - Difratograma do catalisador Al9Fe1 após calcinação a 500 ºC

Fonte: Própria autora, 2017

Os estudos da literatura relatam que o óxido de alumínio calcinado a temperatura de até 650 ºC fazem parte do grupo ɣ apresentando baixa cristalinidade com picos alargados e alta porosidade. A Figura 21, mostra com nítida clareza a forma amorfa do material sintetizado, a explicação possível para não aparecimento de picos relacionados ao óxido de ferro dar –se pelo fato da fase hematita (Fe2O3)

está em pequena quantidade quando comparado com o Al2O3 e, assim, se dispersar

de forma homogênea na superfície do catalisador. Apesar do caráter amorfo do difratogramas, percebe-se picos referente a gamma alumina.

Figura 22 - Difratograma do catalisador Al9Fe1Cu5 após calcinação a 500 ºC

Fonte: Própria autora, 2017

Para amostra Al9Fe1Cu5 representada pela Figura 22, observa-se a formação de óxido de alumínio em proporção não estequiométrica Al2,66O4 (COD

1200015) e a formação de aluminato de cobre CuAl2O4 (COD 9005717). Ainda foi

observada a ausência de picos de difração relacionados ao óxido de ferro em forma cristalina, porém, tal óxido pode não ter sido percebido por estar disperso na superfície do suporte catalítico uma vez que apresenta uma pequena quantidade de ferro adicionada ao catalisador em 10 %. Este resultado sugere que a temperatura na qual o material foi submetido favorece a formação do aluminato de cobre, ao invés de óxido de Cobre (CuO), o qual pode ser interessante para catálise devido sua elevada estabilidade estrutural.

5.2 – ANÁLISES TERMOGRAVIMÉTRICAS

No campo de estudo da catálise, a análise termogravimétrica é extremamente importante quando se diz respeito ao acompanhamento da decomposição térmica das substâncias inorgânicas e orgânicos durante a síntese. Nesta etapa do trabalho será analisada a perda de massa em função da temperatura da amostra Al9Fe1Cu5 (suporte + fase ativa) e Al9Fe1 (suporte catalítico) a fim de obter informações das

diferentes espécies presentes na superfície do catalisador de acordo como comportamento das mesmas nas mudanças de temperatura.

A seguir, as curvas TG apresentadas na figura foram obtidas após o tratamento térmico da resina polimérica a 500 ºC.

Figura 23 - Curva TG da amostra Al9Fe1 após a calcinação a 500 ºC

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 92 93 94 95 96 97 98 99 100 Temperatura ºC P er da de ma ssa % 9Al1Fe

Fonte: Própria autora, 2017

Nesta Figura é possível detectar três regiões de perda de massa, a primeira região está relacionada com a eliminação de moléculas de água fisissorvida (25 ºC – 150 ºC), na segunda região entre 270 ºC a 380 ºC pode ainda ter relação com a eliminação de moléculas orgânicas somadas a grupos nitratos provenientes dos reagentes de partida como nitratos metálicos com perda de aproximadamente 4% da massa inicial. A terceira e última região, acima de 400 ºC, está possivelmente associada na eliminação de grupos hidroxilas fazendo a transformação de boehmita (ɣ-AlO(OH)) em ɣ-Al2O3 e, posteriormente, sob maiores temperaturas em α-Al2O3.

Nesse caso, a α-Al2O3 pode coexistir junto à hematita formada (Fe2O3) no processo

de decomposição térmica, totalizando um decréscimo mássico de 7 %.

Tendo como base esse comportamento, pode-se observar a confirmação com a técnica de difração de Raios-X em que a amostra apenas com suporte apresenta característica amorfa, observando picos largos e poucos intensos relacionamos a gamma alumina.

Figura 24 - Curva TG da amostra Al9Fe1Cu5 após a calcinação a 500 ºC 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 80 82 84 86 88 90 92 94 96 98 100 Temperatura ºC P er da de ma ssa % 9Al1Fe5Cu

Fonte: Própria autora, 2017

Na curva TG referente à amostra Al9Fe1Cu5 é notável o aumento em quatro vezes da perda de massa no intervalo de temperatura de 26º C a 150 ºC quando comparado com a mesma região da amostra apenas com suporte. Tal fato deve-se ao aumento no número de átomos presentes na estrutura com a adição do óxido de cobre, e consequentemente maiores quantidade de moléculas intercaladas em todo suporte. Além do fator desidratação, na primeira região ocorre também a eliminação da matéria orgânica.

Na segunda etapa, em intervalo de 200 ºC a 400 ºC, acontece a retirada dos grupos nitratos como já exposto na figura anterior, visto que esses grupo são ácido nítrico (HNO3) e/ou dióxido de nitrogênio (N2O).

5.3 – DESEMPENHOS CATALÍTICOS

As amostras da fase ativa com suporte e apenas o suporte, Al9Fe1Cu5 e Al9Fe1, respectivamente, foram submetidas ao teste catalítico a fim de analisar o efeito do cobre na conversão e seletividade do glicerol em acetol e verificar a comparação com os estudos realizados na literatura.

De acordo com a literatura, a conversão do glicerol em acetol se dá de forma ativa com ou sem a presença do cobre no catalisador (Tabela 1 e 2), dependendo do

teor do cobre na amostra pode-se obter melhor atividade e seletividade durante a reação. Os catalisadores contendo um teor de Cu acima de 3 % ajudam no desenvolvimento da reação de desidrogenação e desidratação de álcoois.

Tabela 2 - Conversão e seletividade do glicerol na presença do catalisador sem cobre Amostra Conversão (%) Seletividade (%) Acetol Outros produtos Al9Fe1 – 1 h 84,77 57,2 42,8 Al9Fe1 – 2 h 77,2 43,9 56,1 Al9Fe1 – 3 h 76,24 55,0 45,0 Al9Fe1 – 4 h 75,82 72,0 28,0 Al9Fe1 – 5 h 88,74 54,2 45,8

Tabela 3 - Conversão e seletividade do glicerol em acetol na presença do catalisador com o cobre

Amostra Conversão (%)

Seletividade (%)

Acetol Outros produtos

Al9Fe1Cu5 – 1 h 96,1 68,4 31,6

Al9Fe1Cu5 – 2 h 96,6 80,5 19,5

Al9Fe1Cu5 – 3 h 95,8 76,5 23,5

Al9Fe1Cu5 – 4 h 88,8 76,8 23,2

Figura 25 - Conversão catalítica do glicerol obtida com as amostras Al9Fe1 e Al9Fe1Cu5 calcinadas a 500 ºC 50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 C onve rsã o do Glic er ol (% ) Tempo (min) Al9Fe1 Al9Fe1Cu5

Fonte: Própria autora, 2017

O comportado da amostra Al9Fe1Cu5 no teste catalítico atinge 96 % de conversão do glicerol, o qual mostra o efeito da combinação dos óxidos metálicos envolvendo o cobre e o ferro, sendo o primeiro com características de agente desidratante e o segundo com perfil desidrogenante. Apesar dessas características mencionadas, ainda se deve levar em consideração a quantidade de sítios ativos dispersos no suporte resultando, assim, em maior capacidade de conversão. Durante as três primeiras horas, o catalisador Al9Fe1Cu5, além de manter a conversão elevada como explicado, apresentou uma constância em sua atividade catalítica.

A partir do terceiro ponto da reação, observou-se um decaimento da capacidade de conversão podendo ser causada pela deposição de coque, conhecida como o tipo mais usual da desativação catalítica, como também a possível formação de alcooxido na superfície do catalisador prejudicando a atividade.

Figura 26 - Seletividade para o catalisador Al9Fe1 calcinado a 500 ºC 50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Selet iv idade Tempo (min) Acetol Outros

Fonte: Própria autora, 2017

Figura 27 - Seletividade para o catalisador Al9Fe1Cu5 calcinado a 500 ºC

50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Selet iv idade Tempo (min) Acetol Outros

A Figura 27 mostra o aumento da seletividade do acetol na amostra contendo cobre podendo atingir o máximo de 80 % no segundo ponto analisado enquanto o mesmo ponto na amostra sem cobre alcança 44% aproximadamente (Figura 26). Tal comportamento é explicado pelos estudos presente na literatura em que retrata os valores de seletividade para o acetol dependendo da adição de CuO na composição das amostras visto que o cobre tem a função de ser sítio ácido de Lewis facilitando a desidratação do glicerol e por sua vez a seletividade no produto desejado, o acetol, indicando que o suporte tem um papel secundário na conversão do glicerol em acetol, sendo o cobre o principal sítio ativo.

6 – CONCLUSÕES

O presente trabalho utilizou o método dos precursores poliméricos para obtenção do suporte catalítico a fim de oferecer uma elevada superfície do catalisador para posterior adição do óxido como fase ativa pelo método de impregnação.

Com respeito às técnicas de caracterização, a analise termogravimétrica mostrou os eventos ocorridos em função da alteração da temperatura em que a amostra contendo cobre apresentou uma maior perda mássica provocada pela quantidade de sítios ativos na estrutura. Os resultados da difração de Raios-X mostraram características de material amorfo ao analisar Al9Fe1 sem presença de picos definidos, e a amostra Al9Fe1Cu5 forneceu a informação da formação do aluminato de cobre CuAl2O4 e/ou alumina.

Os testes catalíticos empregando reator de leito fixo apresentam uma conversão inicial de 96 % com a amostra contendo o cobre em sua composição bem como uma elevada seletividade de 80,5 % para o acetol, mostrando que a combinação dos sítios metálicos de Cu com um sítio ácido como a alumina é determinante na atividade e seletividade da amostra.

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