Conversão catalítica do glicerol para produção seletiva de ácido glicérico

Abstract

Com a grande produção de biodiesel como nova fonte de energia renovável, tem-se aumentado a oferta de glicerol no mercado, cuja demanda não é suficiente, gerando um produto de baixo valor agregado. A reação de oxidação catalítica do glicerol para a produção de ácido glicérico é uma alternativa para esse cenário. O presente trabalho estudou a reação de oxidação do glicerol, variando parâmetros reacionais. O tempo reacional ideal para a reação foi de 180 minutos. Após esse tempo, o produto de desejo começa a ser consumido numa taxa superior à de produção, tornando o processo inviável. Observou-se que a razão molar de NaOH/Glicerol ideal para o processo é de 1,2 (M/M). Valores menores que 1 induzem a uma menor conversão do glicerol. A temperatura encontrada para melhor rendimento foi de 60°C, cujo rendimento foi de 67%. A adição de base ao longo da reação foi estudada e observou-se um valor de conversão próximo do valor para uma razão molar de 1,2 (M/M). Porém, sua seletividade foi inferior. A influência do contraíon na reação de oxidação foi observada, tendo uma diminuição no valor da seletividade em ácido glicérico quando o contraíon era o potássio, e não o sódio. A fim diminuir o custo de produção, foi estudado o uso de ar comprimido como fonte de oxigênio. Ao final de 300 minutos de reação, a conversão do glicerol foi de 65% e o rendimento em ácido glicérico foi 42%. O presente trabalho ainda realizou a modelagem cinética da reação. O modelo proposto mostrou-se eficiente, ajustando-se aos pontos experimentais com erros inferiores a 10%. As constantes cinéticas encontradas para a reação em 60°C, com razão molar de 1,2 foram: k1= 0,035 s-1, k2=0,026 s-1, k3=0,007 s-1. Os valores para as energias de ativação de k1, k2 e k3 foram 37,63 kJ, 32,73 kJ e 26,74 kJ, respectivamente. O modelo pseudo-homogêneo não ajustou-se bem aos dados, o que torna este modelo imperfeito para as condições e mecanismo de reação.