Utilização de um catalisador trimetálico em carvão ativado para avaliar a oxidação catalítica do glicerol na produção seletiva de ácido glicérico

Abstract

O biodiesel, um combustível renovável derivado de óleos vegetais, tem experimentado uma rápida expansão, o que resultou em um acúmulo significativo de glicerol, seu principal subproduto, representando cerca de 10% em massa do combustível produzido. Esse excesso de glicerol impulsionou a pesquisa de métodos para sua conversão em moléculas de maior valor agregado. Entre as estratégias mais promissoras está a oxidação catalítica, uma vez que o glicerol é uma molécula altamente funcionalizada, capaz de originar diversos compostos valiosos. Um dos produtos de maior interesse é o ácido glicérico, que possui aplicações em diversas áreas, incluindo a medicina e a cosmética. A produção seletiva de ácido glicérico é tradicionalmente alcançada utilizando catalisadores à base de metais nobres, como paládio (Pd), platina (Pt) e ouro (Au). Recentemente, a utilização de catalisadores trimetálicos têm sido destacadas, pois a união entre metais promotores e metais nobres aumentam tanto a conversão quanto a seletividade na conversão do glicerol para produtos pré-definidos. 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. Portanto, foi sintetizado um catalisador 10%Ni – 5%Cu – 1%Pt suportado em carvão ativado, além disso, foi preparado um planejamento fatorial para estudar os parâmetros reacionais, bem como encontrar os parâmetros cinéticos da reação. A conversão máxima atingida ao longo dos experimentos foi sob as condições de 60 °C, 60 g/L de NaOH e uma vazão de 150 L/h de gás oxigênio, alcançando 60% de conversão do glicerol e uma seletividade à ácido glicérico de 73%. Sob essas condições, também foi determinado os parâmetros cinéticos, os valores foram de K1 = 3,1 x 10-3 (s-1) K2 = 7,64 x 10-4 (s-1), K3 = 2,11 x 10-3 (s-1), K4 ≈ 0 (s-1). Já para a energia de ativação, o valor encontrado foi de 36,7 KJ/mol⋅K. Todos os valores cinéticos estão dentro da faixa esperada e a modelagem baseada no mecanismo pseudohomogêneo se mostrou viável para essa reação, visto que o erro médio foi inferior a 5%.