Modified BEA zeolite applied on dehydration of xylose to furfural
Details
- Presentation type: Exposição de Pôster
- Track: Catálise - CAT
- Keywords: Acid catalysts; BEA zeolite; biomass; Furfural; Xylose;
- 1 Universidade de Brasília
Modified BEA zeolite applied on dehydration of xylose to furfural
Maria Clara Hortencio Clemente
Universidade de Brasília
Abstract
The biomass processing industry is becoming increasingly interesting from the environmental point of view, since it is used as a feedstock that is underused or discarded from the sugar and alcohol industries. Thus, many efforts have been directed towards obtaining chemicals from the processes of valorization of these residues. Furfural, which is considered a building block of several other molecules of chemical, pharmaceutical and food industry interest, is one that is produced from biomass. Its production from biomass occurs through the acidic hydrolysis of hemicellulose like pentosans generating C5 chain sugars such as xylose. Then, the sugar is dehydrated and the furfural product is obtained. In order for the balance of hydrolysis reactions to be reached more quickly, acid catalysts are normally used. This is so far the most effective and cheapest way to obtain furfural from biomass. In order to optimize the chemical reactions and waste generated, heterogeneous catalysts have been studied in the dehydration of sugars such as xylose.
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Maria Clara Hortencio Clemente
Olá Elise, fico feliz com sua interação e tentarei responder suas perguntas. Em relação a primeira, o objetivo de melhorar a acidez de Lewis seria priorizar a reação de conversão da xilose em duas etapas, pois assim, a seletividade para o furfural seria maior em relação a uma reação de desidratação direta que ocorra apenas por meio de ácido de Bronsted. Geralmente, para a reação em questão, catalisadores com elevada acidez de Bronsted favorecem a formação de subprodutos, logo convertesse tudo de uma vez, com baixa seletividade. Para a segunda pergunta, ressalto que a reação ocorreu a 160 °C, nessa temperatura o catalisador de 25% Nb foi o melhor, apesar de ter menor quantidade de sítios ácidos e menor força ácida dos sítios, no entanto, imagino que uma vez que a impregnação ocorreu de forma superficial e não tão dispersa como para as outras proporções (presença dos sinais de Nb2O5 no DRX), a interação da xilose com o pentóxido de nióbio impregnado nessa proporção foi maior. Também realizei reações na temperatura de 180 °C, nessa temperatura o catalisador de 18%Nb foi o melhor. Esses resultados demonstraram que acidez moderada (Bronsted e Lewis) favorece a seletividade e produção de furfural por sítio ácido. Na sua última pergunta, a produção de furfural foi cerca de 20 a 30% e a seletividade atingiu entre 37 e 60%. Ainda não investiguei os possíveis subprodutos, mas eles podem ser d-lixose e d-xilulose, uma vez que foram observados pequenos sinais nos cromatogramas dos produtos das reaçõe logo antes e logo após ao pico da d-xilose. Ácidos orgânicos também podem ser formados como subprodutos, como o ácido levulínico, muito comum nesse tipo de reação. Irei investigar posteriormente, pois ainda não possuo esses padrões. As huminas também podem ser formadas, mas não são detectadas no HPLC. Convido-a para conhecer o artigo publicado pelo nosso grupo LabCat recentemente acerca dessa reação. Deixo aqui o DOI do artigo https://doi.org/10.3390/nano10071269.
Fico a disposição para qualquer dúvida no e-mail [email protected]
Elise Mota de Albuquerque
Olá Maria Clara, obrigada pelas respostas, esclareceu as minhas duvidas. Só mais uma curiosidade. Com a experiência que temos no nosso grupo de trabalho na conversão de xilose, a temperatura de reação que vocês usam são mais altas. Nós trabalhamos a 130 °C pois a partir de 150 °C nós já observamos a formação de compostos carbonáceos mais pesados na superfície do catalisador, principalmente quando somente água é utilizada como solvente. O furfural não é muito soluvel em água e por isso pode formar as huminas. Vocês chegram a observar mudança de coloração dos seus catalisadores ou chegaram a fazer um TG deles após a reação? Outra curiosidade, chegaram a avaliar a estabilidade da zeolita beta após a reação? Para avaliar se houve lixiviação de algum componente ou se a estrutura da zeólita colapsou .Há relatos na literatura que discutem a estabilidade estrutural de zeólitas em "hot water" e como o seu meio reacional foi água em temperatura alta (160-180 °C), seria interessante saber se o material utilizado por vocês foi estável. Aproveito também para deixar o DOI do nosso mais recente trabalho sobre a conversão de xilose a álcool furfurílico sobre zeolita beta. DOI: 10.1039/d0cy01176b
Maria Clara Hortencio Clemente
Olá Elise, obrigada pela interação. Os catalisadores pós-reação foram separados para análises posteriores, mas ainda não foram realizadas devido a pandemia. Após as reações, provavelmente ocorreu a formação de depósitos de coque e por isso eles ficaram pretos. Reações em temperaturas mais baixas são o próximo passo do nosso estudo.