Aproveitamento do pó da casca de coco verde para produção de compostos levulínicos

• Autor(a) principal: Silva, Poliana Pinheiro da
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/54548
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Termogravimetria; Ácido levulínico; Conversão da biomassa; Biocombustíveis; Levulinato

Os resíduos agroindustriais na maioria das vezes são amplamente descartados em aterros sanitários ou de maneira descontrolada. Uma alternativa ambientalmente amigável pode ser o aproveitamento dessa biomassa residual para produção de químicos sustentáveis de alto valor agregado. O ácido levulínico e seus derivados são exemplos desses produtos, que possuem alto valor agregado e podem servir como precursores para diversos produtos industriais e também usados como aditivos de combustíveis. Nesse contexto, a presente tese teve como objetivo estudar a viabilidade da utilização da casca de coco verde in natura em composto levulínicos. Para isso, foram desenvolvidos três estudos, sendo o primeiro a investigação da viabilidade de catalisadores para conversão da biomassa por meio da cinética de degradação; a segunda, foi a síntese de ácido levulínico a partir da casca de coco verde e, por fim, a síntese de etil levunilato, para averiguar as condições da reação de esterificação e viabilidade do emprego do sulfato de alumínio como catalisador. A primeira etapa determinou a composição da biomassa antes e após a esterificação através da análise termogravimétrica; percebeu-se uma redução nas quantidades de celulose (18,18% para 9,77%) e hemicelulose (44,65% para 26,18%) após a reação. Em seguida realizou-se a cinética de degradação do pó da casca de coco pelo método de Ozawa–Flynn–Wall, o qual demostrou que a energia de ativação está diretamente relacionada com a presença de hemicelulose e celulose, passando de 143 kJ.mol-1 para 125 kJ.mol-1. A segunda etapa consistiu na síntese de ácido levulínico gerado a partir do pó da casca de coco verde. As reações ocorreram em reator inox Parr Instruments, com capacidade de 300 mL e as amostras foram analisadas em HPLC. As condições das reações foram determinadas de acordo com um planejamento fatorial com adição de 3 pontos, temperatura, tempo e quantidade de catalisador sendo os três significativos. A variável resposta foi o rendimento de ácido levulínico, o qual chegou ao máximo de 42,94% nas condições centrais (190 ºC, 2h, 1:0,25). O terceiro estudo compreendeu um planejamento Box-Behnken (PBB) de três fatores, tendo como resposta a conversão do ácido levulínico em etil levulinato. A maior conversão se deu no tempo de 1hr, razão molar (etanol: AL) 4:1 e concentração de catalisador 0,04 mol/L. Em seguida, realizou-se uma comparação entre a síntese de metil e etil levulinato, percebeu que o único fator significativo em ambas as reações foi o tempo. Após as analises ficou comprovada a viabilidade da conversão do pó da casca de coco verde em ácido levulínico, sendo o catalisador sulfato de alumínio ideal tanto para a síntese de AL quanto para a síntese de etil levulinato.