CINÉTICA DA OXIDAÇÃO CATALÍTICA DE HMF EM REATOR DE LEITO DUPLO GOTEJANTE

Bruno Moreira Siqueira; Gisele de Freitas Westphalen (Colaborador); Mônica Antunes Pereira da Silva

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Trabalho

Título do Trabalho

CINÉTICA DA OXIDAÇÃO CATALÍTICA DE HMF EM REATOR DE LEITO DUPLO GOTEJANTE

Autores

Bruno Moreira Siqueira
Gisele de Freitas Westphalen (Colaborador)
Mônica Antunes Pereira da Silva

Modalidade

Resumo apresentação oral padrão

Área temática

Centro de Tecnologia (CT)/Engenharia Química

Data de Publicação

22/03/2021

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/jgmictac/315884-cinetica-da-oxidacao-catalitica-de-hmf-em-reator-de-leito-duplo-gotejante

ISBN

978-65-5941-128-3

Palavras-Chave

HMF, oxidação, leito duplo, FDCA

Resumo

Nos dias de hoje, a conversão de biomassa em produtos químicos e biocombustíveis é uma das mais promissoras estratégias para reduzir a dependência de combustíveis fósseis e, um dos produtos que vem ganhando destaque, é o 5-hidroximetilfurfural (HMF), obtido através de desidratação de carboidratos (HAMEED et al., 2020; ZHENG et al., 2017). O HMF destaca-se por ser intermediário de produtos de elevado potencial industrial, como o ácido 2,5-furanodicarboxílico (FDCA), produto da oxidação catalítica utilizado na síntese do polietileno furanoato (PEF), substituto renovável do polietileno tereftalato (PET) (DESSBESELL et al., 2019; ZHENG et al., 2017). Nesta oxidação catalítica, formam-se intermediários, como o 2,5-diformilfurano (DFF), o ácido 5-hidroximetil-2-furanocarboxílico (HMFC) e o ácido 5-formil-2-furanocarboxílico (FFCA). Na oxidação de HMF, destacam-se os catalisadores de metais nobres (Pt, Pd, Au e Ru) suportados em óxidos metálicos ou carvão ativado, porém, os metais de transição também podem ser empregados (Cu, Mn, Fe, entre outros), e são interessantes devido ao seu menor custo (HAMEED et al., 2020; ZHENG et al., 2017). Os estudos sobre a oxidação catalítica de HMF têm sido conduzidos principalmente em reatores batelada e em pequena escala, com poucos trabalhos empregando reatores contínuos. Assim, o objetivo do trabalho foi avaliar a oxidação de HMF em solução aquosa básica, sob pressão constante de ar sintético, utilizando reator de leito fixo gotejante e empregando dois catalisadores em série (Ru/Al2O3 e Cu/Al2O3) em um leito duplo. A nomenclatura adotada foi X/Y, isto é, X é o primeiro catalisador em contato com a corrente de alimentação de reagente e Y, o segundo. Assim, foram avaliadas as configurações Ru/Cu e Cu/Ru. Também foram investigados os efeitos de redução do leito duplo na conversão de HMF e distribuição de produtos. As reações foram conduzidas em condições fixas de concentração de HMF de 0,100 mol L-1, utilizando NaHCO3 como base em pH 9 sob pressão de 30 bar de ar sintético. Foram avaliados o efeito da temperatura (70 – 115 °C) e da redução do leito catalítico (400 °C com vazão de H2 por 2 h). O leito catalítico constituído pelos dois catalisadores separados por uma camada de lã de quartzo era previamente seco a 150 °C com vazão de N2. Após cada reação, era realizada uma lavagem do leito utilizando água Milli-Q na temperatura da reação e, a cada 4 reações, era realizada uma réplica utilizando as condições padrão (85 °C e WHSV de 1 h-1) para avaliar a desativação dos catalisadores. As reações eram conduzidas até atingir o estado estacionário em cerca de 6,5 h, com alíquotas retiradas a cada 30 min e analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Conforme esperado, foi verificado que o aumento da temperatura favorece a conversão de HMF e o rendimento em FDCA. Em contrapartida, a elevação da temperatura também acarretou a redução do balanço de carbono, atribuída ao favorecimento de reações paralelas indesejadas. Em relação a configuração dos leitos, foi observado um maior rendimento em FDCA para a configuração Cu/Ru (69 % a 115 °C), em relação à ordem inversa Ru/Cu (39 % a 115 °C). Também foi verificado que a reação ocorre em catalisadores não reduzidos e, para a configuração Ru/Cu, a redução do leito duplo teve um efeito inibitório na oxidação, apresentando menores rendimentos em FDCA. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS DESSBESELL, L. et al. Production of 2,5-furandicarboxylic acid (FDCA) from starch, glucose, or high-fructose corn syrup: techno-economic analysis. Biofuels, Bioproducts and Biorefining, 2019. v. 13, n. 5, p. 1234–1245. HAMEED, S. et al. Recent Developments in Metal-Based Catalysts 5-Hydroxymethyl-Furfural to. Catalysts, 2020. v. 10, p. 120–145. ZHENG, L. et al. Efficient aerobic oxidation of 5-hydroxymethylfurfural to 2,5-furandicarboxylic acid on Ru/C catalysts. Science China Chemistry, 2017. v. 60, n. 7, p. 950–957.

Título do Evento: XLII Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural (JICTAC 2020 - Edição Especial) - Evento UFRJ
Título dos Anais do Evento: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

SIQUEIRA, Bruno Moreira; (COLABORADOR), Gisele de Freitas Westphalen; SILVA, Mônica Antunes Pereira da. CINÉTICA DA OXIDAÇÃO CATALÍTICA DE HMF EM REATOR DE LEITO DUPLO GOTEJANTE.. In: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural. Anais...Rio de Janeiro(RJ) UFRJ, 2021. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/jgmictac/315884-CINETICA-DA-OXIDACAO-CATALITICA-DE-HMF-EM-REATOR-DE-LEITO-DUPLO-GOTEJANTE. Acesso em: 28/04/2025