Oxidação do glicerol em reator de leito de lama laboratorial para produção seletiva de ácido glicérico e derivados empregando catalisadores de Pd/C, Cu-Pd/C e Ni-Pt/C

Abstract

Nesta tese pretende-se transformar a glicerina obtida do processo do biodiesel, em ácidos orgânicos com alto valor agregado, e tornar a produção do biodiesel economicamente viável. A reação de oxidação do glicerol coproduto do biodiesel foi conduzida em um reator de leito de lama com volume nominal de 250mL, em regime de semi-batelada operando em solução aquosa alcalina (pH=12) e concentração inicial de glicerol 100 g/L e massa de catalisador de 2,5g, razão molar [NaOH]/[Glicerol] de 1,2 e variando à temperatura entre 40ºC e 70ºC em um sistema pressurizado e sob agitação magnética. O oxigênio foi borbulhado no meio reacional a uma vazão de 150 mL/min, e sendo monitorado com auxílio de um rotâmetro enquanto que a pressão de trabalho foi variada entre 1bar, 6 bar e 10 bar e acompanhada por um transdutor de pressão. O trabalho buscou analisar o efeito da pressão, do teor de paládio incorporado ao suporte catalítico, influência da temperatura no catalisador bimetálico, influência das fases metálicas (cobre e do níquel) incorporadas aos catalisadores de platina e a influência da razão molar na tentativa de aperfeiçoar o andamento da reação, de forma que, alcançassem alta conversão e melhores seletividades em ácido glicérico. Também realizou-se as preparações dos catalisadores monometálicos de platina (1% e 5%) e bimetálicos Cu (10%) –Pd(1%)/C e Ni(10%)- Pt(1%)/C, bem como, as caracterizações (análise termogravimétrica, análise temperatura programada, análise imediata) para o suporte catalítico e absorção atômica para o catalisador Cu(10%)-Pd(1%)/C. Verificou-se que o método de impregnação úmida usada na preparação dos catalisadores garantiu uma boa conversão do glicerol (86%) e o uso do catalisador Cu (10%)-Pd (1%)/C na temperatura de 70ºC garantiu uma seletividade de 93% de ácido glicérico. Também foi observado que essa alta seletividade foi alcançada por meio da adição de cobre ao catalisador de paládio Pd (1%)/C. Também pode ser visto, que a razão molar [NaOH]/Glicerol de 1,2 manteve o pH do meio mais estável e garantiu o avanço da reação oxidativa, mesmo operando com 1 bar. Já variando a pressão de 6 bar para 10 bar fazendo uso do catalisador monometálico Pd (1%)/C, pode-se observar uma diminuição na seletividade do ácido glicérico e o aparecimento de reações consecutivas. A partir dos resultados obtidos do catalisador Cu (10%)-Pd (1%)/C foi proposta uma modelagem cinética levando em consideração a hipótese de Langmuir-Hinshelwood.