Obtenção de 5-hidroximetil-2-furfural (HMF) a partir da desidratação catalítica de açúcares

• Autor(a) principal: Tacacima, Juliana
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/49
• topic: Açúcar; Catálise; 5-hidroximetil-2-furfural; Desidratação de açúcares

O 5-hidroximetil-2-furfural (HMF) é um composto furânico considerado como uma importante plataforma química, pois pode ser obtido a partir de matérias-primas renováveis e tem ampla aplicação na indústria, agindo como um intermediário na produção de químicos finos, materiais poliméricos, biocombustíveis e fármacos. Por esse motivo, o presente projeto possui o intuito de estudar experimentalmente a reação de formação do HMF por catálise heterogênea, variando-se catalisadores e reagentes, com determinação de rendimento e seletividade para otimização e levantamento de dados cinéticos. Ensaios em reator batelada realizados em meio aquoso permitiram concluir que a frutose e a resina de troca iônica gel SGC650H apresentaram melhor desempenho que a glicose e a resina macroporosa CT275, respectivamente. O rendimento de HMF máximo de 20 % em 3,5 h a 110 °C e a conversão de 84 % após 7,5 h de reação indicaram que a reação não foi seletiva. A melhor forma de aumentar a seletividade do HMF é a utilização de solventes não aquosos, visto que a água degrada o produto em condições de alta temperatura e meio. Utilizando dimetilsulfóxido (DMSO) como solvente obtiveram-se rendimentos expressivamente maiores chegando a quase 100 % em 3 h de reação a 110 °C. Além da utilização de reator batelada, ensaios em reator contínuo também foram realizados com frutose, DMSO e resina SGC650H como catalisador no leito recheado. A análise das reações com DMSO permitiu concluir que o aumento da temperatura e a redução do tamanho da partícula do catalisador favorecem a reação, ao contrário da concentração de alimentação da frutose. Considerando um modelo cinético de pseudo primeira ordem, obtiveram-se constantes cinéticas e parâmetros de Arrhenius, que variaram com a concentração de reagente alimentado. Essa variação mostrou-se linear para a relação de Cremer-Constable o que indicou que o modelo foi insuficiente para caracterizar a reação. Testaram-se também modelos de taxas de reação de Langmuir-Hinshelwood (LHHW) com uma etapa limitante, porém não foi possível obter uma equação de taxa por esta abordagem.