Influência de catalisadores suportados a base de níquel dopado com paládio para oxidação seletiva do glicerol para produção do ácido glicérico

Abstract

O biodiesel é um combustível renovável produzido a partir de óleos vegetais, que devido a sua rápida expansão vem causando um acúmulo produtivo do glicerol, seu principal subproduto, formando numa quantidade de 10-20% em massa desse combustível. Por conta disso, formas de sintetizar moléculas de maior valor agregado a partir deste reagente são estudadas, dentre elas, a oxidação catalítica, capaz de sintetizar diversas outras moléculas, já que o glicerol é uma molécula altamente funcionalizada. Dentre estes produtos valiosos está o ácido glicérico, aplicado em diversas áreas, desde médica até cosmética. Essa molécula é seletivamente produzida a partir catalisadores de metais nobres, como Pd, Pt e Au. Alternativas na sua síntese são a utilização de catalisadores bimetálicos, aliando características de ambos os metais, a seletividade de um com outra qualidade de um metal menos nobre, barateando o catalisador e melhorando parâmetros da reação. Diante disso, o presente trabalho estudou a influência do Ni na oxidação catalítica do glicerol à ácido glicérico, uma escolha diferenciada, visto que é um metal especialmente escolhido para reações de hidrogenação. A partir das reações realizadas, através de condições escolhidas a partir de um planejamento fatorial, em reator batelada aquecido e agitado, foram observadas melhoras significativas com a utilização do catalisador bimetálico de Ni-Pd(10%-1%) em comparação a um catalisador monometálico de Pd(1%). A conversão do glicerol foi de 39%, havendo uma melhoria de 24,7%. Em relação à seletividade e o rendimento, as melhorias foram de 43,1% e 78,4%, respectivamente. De acordo com os resultados obtidos, nas melhores condições obtidas considerando o planejamento experimental, foi realizada a modelagem cinética e determinação das constantes cinéticas à 60ºC e energia de ativação para a formação de ácido glicérico, considerando um modelo pseudohomogêneo. Os valores encontrados foram: k1 = 0,0018 s-1, k2 = 0,0005 s-1, k3 = 0,0004 s-1 e Ea = 80,369kJ/mol. Em relação ao erro médio encontrado para o modelo proposto foram 1%, 5%, 9% e 8% para as concentrações de glicerol, ácido glicérico, ácido glicólico e ácido tartrônico, respectivamente, mostrando um bom ajuste dos dados e confiabilidade em relação a sua utilização.