Isomerização da D-glucose em D-frutose na presença de zeólitos modificados

• Autor(a) principal: Silva, Diogo Falcão e
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10773/27491
• topic: Catálise Heterogénea; D-Frutose; D-Glucose; Isomerização; Zeólitos; Tratamentos pós-síntese

A isomerização da D-glucose em D-frutose é uma reação de grande interesse para diferentes setores industriais. Presentemente, as aplicações da frutose incidem principalmente nos setores alimentar e farmacêutico. Contudo, esta reação é um passo chave na valorização da biomassa à base de carboidratos (os biopolímeros mais abundante no nosso planeta) para produzir compostos furânicos como bioprodutos plataforma, em biorrefinarias. Esta temática insere-se no grupo G4 - Biorrefinarias, Materiais de Origem Biológica e Reciclagem - do CICECO-Instituto de Materiais de Aveiro. Os processos industriais de produção da D-frutose usam biocatalisadores, os quais apresentam desvantagens como limitada estabilidade térmica e química e custo relativamente elevado. Seria desejável o uso de catalisadores heterogéneos robustos, possuindo propriedades básicas. Neste sentido, os zeólitos são catalisadores promissores, sendo alguns usados em refinarias de petróleo. Contudo, os zeólitos possuem um sistema de microporos que pode levar a limitações difusionais internas em reações envolvendo moléculas com tamanhos próximos ou maiores que a largura dos poros. Este trabalho centrou-se na modificação de zeólitos comerciais do tipo Beta e ZSM-5 de forma a introduzir espécies ativas e mesoporosidade para a isomerização da D-glucose em D-frutose, em fase aquosa, a 100 ºC. Os tratamentos pós-síntese consistiram em tratamentos alcalinos com NaOH ou KOH, seguido de impregnação em estado sólido com diferentes metais alcalinoterrosos (Me). Investigou-se a influência de diferentes parâmetros de preparação dos catalisadores nos seus desempenhos catalíticos, nomeadamente o tipo e concentração de base usada no tratamento alcalino, e o tipo e quantidade de metal alcalinoterroso impregnado. Os materiais foram caracterizados por SEM, EDS, mapeamento dos elementos constituintes, DRX de pós, isotérmicas de adsorção-dessorção de N2 a -196 ⁰C e espetroscopia de RMN de 27Al MAS. Os desempenhos catalíticos foram avaliados em termos de atividade, seletividade e estabilidade para a D-frutose. Os materiais contendo espécies à base de Me apresentaram maior atividade e seletividade para a D-frutose relativamente aos materiais precursores (sem Me). Obtiveram-se rendimentos em D-frutose até 24 %(mol/mol). Sendo a estabilidade catalítica um fator de extrema importância para aplicação industrial, estudou-se a estabilidade catalítica e a influência das condições de regeneração dos catalisadores, dada a sua extrema importância para aplicação industrial. Um dos materiais mais promissores foi preparado através de um tratamento alcalino com uma solução aquosa de hidróxido de potássio (0.4M), seguido de impregnação com magnésio numa quantidade de 2.5 %(m/m) e calcinação (o catalisador usado foi regenerado a 600 ⁰C).