ESTUDO CATALÍTICO DE DIFERENTES CARBONOS ÁCIDOS DE BRØNSTED NA PRODUÇÃO DE HMF E FURFURAL A PARTIR DE MONOSSACARÍDEOS

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  • Presentation type: Oral
  • Track: 3.Conversion of Biomass and Derived Molecules
  • Keywords: Conversão da biomassa; Carbonos ácidos de Brønsted; HMF; Furfural; TOF;

Authors:

  • 1 Universidade Federal de São Carlos

ESTUDO CATALÍTICO DE DIFERENTES CARBONOS ÁCIDOS DE BRØNSTED NA PRODUÇÃO DE HMF E FURFURAL A PARTIR DE MONOSSACARÍDEOS

José Lucas Vieira

Universidade Federal de São Carlos

Abstract

Há um espaço na síntese de carbonos ácidos de Brønsted para a desidratação de frutose e xilose para as moléculas plataforma 5-hidroximetilfurfural (HMF) e furfural, respectivamente. Assim, sintetizamos 16 diferentes carbonos ácidos variando diversos parâmetros de síntese, como método de síntese, o tipo de hard template de sílica, a fonte de carbono, a temperatura de pirólise e o método de sulfonação. A titulação potenciométrica mostrou que 13 desses catalisadores apresentam acidez, e os testes catalíticos, que eles são capazes de converter monossacarídeos para moléculas plataforma. Do screening catalítico, os catalisadores mais promissores foram os do grupo CMK-AS (CMK-3-AS, CMK-5-AS, CMK-8-AS e S-CMK-8-AS), apresentando resultados catalíticos similares aos das Amberlysts 15 e 45. Já o estudo cinético de TOF,0 de conversão e TOF,M de produção de moléculas plataforma para os catalisadores mais promissores mostrou que todos eles convertem e produzem mais moléculas plataforma por sítio catalítico por hora do que as Amberlysts, mesmo apresentando menor concentração de sítios ácidos e menor seletividade para furfural. Dentre aqueles, CMK-5-AS foi o que apresentou melhor TOF,0 de conversão, enquanto que CMK-3-AS e CMK-8-AS, os melhores TOF,M de HMF. Para a produção de furfural, todos apresentaram exatamente o mesmo TOF,M de furfural.

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José Lucas Vieira

Bom dia, Glaucio! Uma grande honra ter você novamente prestigiando nossos trabalhos! Espero que no próximo congresso presencial, possamos nos conhecer pessoalmente e trocarmos conhecimentos!

A sua pergunta foi realmente bem pertinente. O TON diminui depois de 65-80% porque os sítios mais fortes começam a catalisar a hidrólise do HMF para ácido levulínico e ácido fórmico, e no caso do furfural, para provavelmente sua degração ou alguma outra reação que ainda não sabemos (precisamos estudar um pouco mais). Para ilustrar isso, gostaria que você desse uma olhada nos testes catalíticos da conversão de frutose para HMF, e visse que as Amberlysts (catalisadores com as maiores porcentagens de sítios mais fortes desse trabalho) apresentam as maiores seletividades para ácido levulínico.

Sobre as outras questões, ainda não fizemos os testes de reuso. Embora seja conhecido na literatura que carbonos sulfônicos lixiviem seus sítios ácidos em reações aquosas, sabemos por um trabalho antigo do Jean (DOI: 10.1016/j.molcata.2016.01.005) que os carbonos sulfônicos sintetizados pelo método de hard template de sílica e funcionalizados com sal de diazônio (grupo CMK-PSA) apresentam sítios bem mais estáveis e com menor grau de lixiviação do que os funcionalizados com ácido sulfúrico fumegante e outras resinas ácidas. Obviamente para concluir isso, precisamos fazer o teste de reuso.

José Lucas.

Glaucio José Gomes

Obrigado pelo tempo em responder meu questionamento, realmente parece que a utilização de carbonos ácidos vem ganhando destaque. No trabalho que comentou o Jean usou SBA-15 e já vi por aqui gente trabalhando com zeólitas para gerar estruturas de carbono similar. Nesse sentido José esses materiais permitem uma melhor ancoragem  com os grupos sulfônicos do que os materiais a base se silício e alumínio. Qual a vantagem de se usar esses catalisadores ? (me surgiu essa curiosidade). OBS: Opa nos vemos nos próximos encontros presenciais seguirei rastreando os trabalhos do grupo de Jean.

Glaucio

Author

José Lucas Vieira

Realmente tem muita gente migrando para os carbonos, pois é bem conhecido que grupos sulfônicos lixiviam facilmente em suportes a base de sílicio.

Respondendo então sua pergunta, a grande diferença entre utilizar o template de sílica do nosso trabalho e uma zeólita, é o tamanho de poros obtido no carbono final. Utilizando a zeólita, você provavelmente terá um carbono microporoso e nos nossos casos, carbonos mesoporosos (nossa expectativa, já que as sílicas que utilizamos são mesoporosas. Somente fisissorção de N2 para nos confirmar isso). Pensando no sistema reacional que trabalhamos, o catalisador mesoporoso tem a vantagem de evitar efeitos difusionais dos reagentes/produtos formados nos poros dos catalisadores, algo que pode ser um problema nos carbonos ácidos microporosos.

José Lucas.

Glaucio José Gomes

Muito obrigado super clara e rápida a resposta José vou estar de  olho nesses trabalhos, boa sorte para você e todo o grupo.

Author

José Lucas Vieira

Muito obrigado a você pelo interesse! Vamos conversando!