Síntese de Carbonos Ácidos para a Produção de Moléculas Plataforma a partir de Monossacarídeos

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Detalhes
  • Tipo de apresentação: Trabalho completo - apresentação oral 5 a 10 minutos
  • Eixo temático: Conversão de Biomassa e moléculas derivadas
  • Palavras chaves: Conversão da biomassa; Catalisador ácido de Brønsted; Carbonos ácidos; 5-hidroximetilfurfural; Furfural;
  • 1 Universidade Federal de São Carlos, Departamento de Química

Síntese de Carbonos Ácidos para a Produção de Moléculas Plataforma a partir de Monossacarídeos

José Lucas Vieira

Universidade Federal de São Carlos, Departamento de Química

Resumo

18 tipos de carbonos ácidos foram sintetizados para a conversão de frutose e xilose para 5-hidroximetilfurfural (HMF) e furfural, respectivamente. Para a síntese dos suportes de carbono, variou-se o método de síntese, o tipo de hard template de sílica, a fonte de carbono e a temperatura de pirólise. Para a funcionalização dos suportes, utilizou-se ou ácido sulfúrico fumegante, ou o método do sal de aerodiazônio. A análise de DRX mostrou que todos os suportes provenientes da SBA-15 e KIT-6 foram réplicas inversas de seus templates, no entanto as sulfonações foram severas para as matrizes de carbono, diminuindo a organização de poros dos catalisadores. Os testes catalíticos mostraram que os melhores catalisadores para a desidratação da frutose para HMF foram CMK-3-AP-AS, CMK-5-AP-AS, C-KIT-AP-AS e S-KIT-AP-AS, atingindo resultados catalíticos semelhantes aos das Amberlysts 15 e 45 (conversões entre 90 – 95 % e seletividades de 70 %); enquanto que para a desidratação da xilose, os mesmos catalisadores anteriores mais o N-KIT-AP-AS, só que com desempenhos inferiores aos das Amberlysts (seletividades entre 45 – 50 % para aqueles e 60 – 65 % para estes, em conversões entre 85 – 95 %)

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Autor

José Lucas Vieira

Boa tarde, Mayra! Muito obrigado pelas palavras. É sempre muito bom conversar com grupos que pesquisam reações similares! Respondendo suas perguntas: 1) A grande motivação desse trabalho foi o trabalho do Prof. Jean (https://doi.org/10.1016/j.molcata.2016.01.005), que mostrou que carbonos ácidos mesoporosos na reação de desidratação da frutose à HMF são mais resistentes a lixiviação que resinas comerciais, em resultados catalíticos semelhantes. Dessa forma, no trabalho atual, abrangimos ainda mais o leque de catalisadores a base de carbonos ácidos (diferentes métodos de síntese, precursores de carbono, templates de sílica e funcionalizações) e também o leque de reações, incluindo a desidratação de xilose a furfural (apresentada no trabalho) e a transesterificação de óleo vegetal com etanol para a produção de biodiesel (resultados recentes e não apresentados). 2) Sim, temos uma hipótese. Nesse último mês realizamos a quantificação de sítios ácidos pelo método de titulação potenciométrica, e pudemos perceber uma correlação entre a razão de sítios fortes/fracos dos catalisadores com os rendimentos de moléculas plataforma: quanto maior a razão, maior o rendimento até chegar a um platô. A grande diferença entre as reações de frutose e xilose é que esse platô para a primeira reação abrange alguns catalisadores sintetizados (os melhores, como discutido na apresentação) e a segunda, não (o platô é depois desse grupo de catalisadores). Ainda assim, estamos em fases iniciais de caracterização e entendemos que outras técnicas precisam ser realizadas para observar outras propriedades relevantes nessas reações (como texturais e hidrofobicidade/hidrofilicidade). Espero que eu tenha respondido suas perguntas. Fico à disposição, José Lucas.