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Title in Portuguese: Conversão de glicerol em ácido lático utilizando catalisadores heterogêneos de paládio e platina suportados em carbono ativado
Author: Arcanjo, Maria Rosiene Antunes
Advisor(s): Vieira, Rodrigo Silveira
Co-advisor(s): Silva Júnior, Ivanildo José da
Keywords: Engenharia química
Catálise
Catalysis
Lactic acid
Glycerochemistry
Noble metals
Issue Date: 11-Oct-2017
Citation: ARCANJO, M. R. A. Conversão de glicerol em ácido lático utilizando catalisadores heterogêneos de paládio e platina suportados em carbono ativado. 2017. 123 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Para cada 9 toneladas de biodiesel produzido, cerca de 1 tonelada de glicerol bruto é formado. Para 2020, estima-se que a produção mundial de glicerol atingirá 3 milhões de toneladas, enquanto a sua demanda não será superior a 500 mil toneladas, com isso são necessárias alternativas para o uso do glicerol residual, a fim de assegurar tanto a viabilidade econômica da produção de biodiesel quanto o impacto gerado no meio ambiente com esse volume excedente. Devido à sua elevada funcionalização, o glicerol pode ser transformado em diversos produtos de valor agregado, como o ácido lático. Nesse contexto, a presente tese investigou a produção de ácido lático a partir do glicerol, utilizando Pd (Paládio) e Pt (Platina) suportados em carbono ativado (CA) como catalisadores. Os catalisadores Pt e Pd suportados em CA foram sintetizados e caracterizados mediante as técnicas de difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e transmissão (MET), análise textural, espectroscopia fotoeletrônica por raios X (XPS), espectroscopia de emissão atômica por plasma indutivamente acoplado (ICP-OES) e método de Boehm. Foram realizados estudos dos parâmetros que influenciam no desempenho dos catalisadores como: carga de metal (%), quantidade de catalisador (g), razão molar NaOH:Glicerol, pré-tratamento do suporte (CA), temperatura e tempo reacional. As condições operacionais que maximizaram o teor de ácido lático e seu rendimento foram: temperatura (230 ºC), tempo de reação (180 min), carga de catalisador (5% Pt e 10% Pd) e NaOH:Glicerol (1,1) para ambos catalisadores. Os catalisadores estudados foram considerados estáveis por 5 ciclos de reuso, obtendo-se conversões que variaram de 85,9 a 99%, e 88,3 a 99% para 5% Pt e 10% Pd suportados em CA, respectivamente. Finalmente, testes catalíticos com a própria glicerina advinda da produção do biodiesel para ambos catalisadores estudados foram realizados, obtendo-se resultados menores em relação aos testes catalíticos realizados com glicerol puro, contudo considerados satisfatórios tendo em vista que a glicerina bruta ainda pode ser purificada para retirada de possíveis impurezas que podem estar influenciando o desempenho dos catalisadores estudados.
Abstract: For every 9 tons of biodiesel produced, about 1 ton of crude glycerol is formed. By 2020 it is estimated that world production of glycerol will reach 3 million tons, while its demand will not exceed 500 thousand tons, so alternatives are needed for the use of residual glycerol in order to ensure both economic viability of the biodiesel production and the impact generated in the environment with this surplus volume. Due to its high functionalization, glycerol can be transformed into several value-added products, such as lactic acid. In this context, the present thesis investigated the production of lactic acid from glycerol using Pd (palladium) and Pt (platinum) supported on activated carbon as catalysts. The Pt and Pd catalysts supported on AC were synthesized and characterized by X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Transmission (TEM), Textural Analysis Techniques, Spectroscopy X-ray Photoelectron (XPS), Inductively Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry (ICP-OES) and Boehm's method. It was studied the parameters that influence the performance of the catalysts as: metal loading (%), amount of catalyst (g), molar ratio NaOH:Glycerol, support pretreatment (AC), temperature and time reaction. The operating conditions which maximized the lactic acid content and its yield were: temperature (230 °C), reaction time (180 minutes), catalyst concentration (5% Pt and 10% Pd) and NaOH:Glycerol (1.1) for both catalysts. The catalysts studied were considered stable for 5 cycles of reuse, obtaining conversions ranging from 85.9 to 99%, and 88.3 to 99% for 5% Pt and 10% Pd for AC, respectively. Finally, catalytic tests with the own glycerine coming from the biodiesel production for both catalysts studied were obtained, obtaining smaller results in relation to the catalytic tests carried out with pure glycerol, however considered satisfactory considering that the crude glycerin can still be purified to removal of possible impurities that may be influencing the performance of the catalysts studied.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/28629
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