Oxidação catalítica do glicerol, coproduto do processo de produção do biodiesel

Abstract

As tendências contínuas em aumentar a produção de biodiesel se traduzem em maior produção excedente de glicerol, impulsionando a necessidade de desenvolver produtos de maior valor agregado como os alfahidroxiácidos, muito aplicados nas indústrias farmacêuticas e de cosméticos. Os principais produtos das reações do glicerol incluem a ácido glicérico, ácido glicólico, ácido láctico, ácido málico, e ácido tartrônico. O presente trabalho dedicou-se à síntese de catalisador trimetálico a base de níquel, cobre e paládio suportados em carvão ativado (Ni-Pd-Cu/CA), aplicado a oxidação do glicerol para produção de ácido glicérico. Em trabalhos anteriores foram avaliados parâmetros reacionais como concentração de hidróxido de sódio, fazendo valer a influência da razão molar NaOH/glicerol, vazão volumétrica de oxigênio, tempo de reação e temperatura, de modo a observar as respostas em termos de seletividade, conversão e rendimento da oxidação catalítica do glicerol para produção de alfahidroxiácidos que, economicamente, possuem valores de mercado superiores ao glicerol. A reação de oxidação do glicerol foi conduzida em um reator do tipo leito de lama feito em vidro borosilicato, com capacidade de 1 litro, munido de agitação mecânica, encamisado, operando em batelada. As condições operacionais foram as seguintes: concentração inicial de glicerol 100 g/L, massa de catalisador de 7 g, massa de NaOH de 60 g/L, volume da solução de 700 mL, agitação de 500 rpm, vazão de oxigênio de 150 L.h-1 e tempo de reação de 150 minutos, e cujas temperaturas estudadas foram 50°C, 60°C e 70°C. A síntese dos catalisadores foi realizada pelo método impregnação úmida e foram caracterizados por diversas técnicas, área superficial específica (BET), difração de raios X (DRX), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR). Os resultados de caracterização dos catalisadores preparados permitiram observar a presença do suporte de carvão ativado, presença de óxidos dos metais utilizados, com boa impregnação da fase metálica no suporte catalítico. Concluiu-se que a temperatura da reação mais promissora foi a 70°C, obtendo-se conversão do glicerol da ordem de 92,77% e seletividade em ácido glicérico de 83,07%, considerando as melhores condições. As constantes cinéticas encontradas para a reação em 70°C, com razão molar de 1,4 foram: k1= 6,31x10-2min-1, k2=2,77x10-1min-1, k3=3,79x10-1min-1.