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Título: Produção de ácido lático a partir da conversão hidrotérmica do glicerol via catálise homogênea e heterogênea
Título em inglês: Lactic acid production from hydrothermal conversion of glycerol using homogeneous and heterogeneous catalysis
Autor(es): Rodrigues, Anne Kerolaine de Oliveira
Orientador(es): Fernandes, Fabiano André Narciso
Palavras-chave: Engenharia química
Catalisadores
Glicerol
Data do documento: 29-Jan-2016
Citação: RODRIGUES, A. K. O. (2016)
Resumo: A utilização de fontes alternativas de energia é uma das grandes prioridades atuais, que surge para contornar os graves problemas ocasionados pelo desenvolvimento tecnológico. Neste sentido, o biodiesel surge como um combustível alternativo ao petróleo. No entanto, a elevada produção de biodiesel gera uma grande quantidade de glicerina (10% em massa) que é considerada um coproduto. Para aumentar o valor de mercado da glicerina, faz-se necessário convertê-la em outros produtos químicos, como por exemplo, em ácido lático, que está se tornando cada vez mais importante, devido a aplicações promissoras de seus polímeros – ex.: poli(ácido lático) (PLA) – como uma alternativa para substituir os plásticos petroquímicos. O presente estudo teve como objetivo utilizar o processo hidrotérmico para a produção de ácido lático, em substituição ao processo fermentativo que é, atualmente, utilizado para a obtenção deste produto. Para conversão hidrotérmica do glicerol em ácido lático, via catálise homogênea, NaOH e KOH foram os catalisadores utilizados. E para a conversão hidrotérmica do glicerol em ácido lático, via catálise heterogênea, Cu/SiO2 foi o catalisador usado. Concentração inicial de glicerol (0,51-17,1 M), temperatura (160-280 °C), pressão (2-43 bar), razão volumétrica de água/glicerol (0,8-31), razão molar catalisador/glicerol (0,01-1,02) e tempo total de reação (3-4 horas) foram as variáveis estudadas. A temperatura e a razão volumétrica de água/glicerol foram as variáveis de maior influência. Além disso, um modelo cinético de primeira ordem para determinação da concentração de glicerol em função do tempo foi desenvolvido e verificado experimentalmente em diferentes temperaturas. Comparando os resultados obtidos a partir das conversões hidrotérmicas, via catálise homogênea e heterogênea, foi possível observar que o KOH foi o catalisador com o melhor desempenho. O maior rendimento obtido foi de 87,5%, a 220 °C e a 28,8 bar, em um tempo total de reação de 3 h, a partir de uma solução de razão volumétrica água/glicerina igual a 0,8 e razão molar KOH/glicerol igual a 0,03. A partir deste resultado, processo hidrotérmico pode ser visto como sendo um processo promissor para agregar valor ao glicerol.
Abstract: The use of alternative energy sources is a of the major current priorities, that appears to circumvent the serious problems caused by technological development. Accordingly, biodiesel arises as an alternative fuel to petroleum. However, high biodiesel production generates a large quantity of glycerin (10 wt%) which is considered an unwanted byproduct. To increase the market values of the biodiesel byproduct, it is necessary to convert glycerin into other chemicals, such as in lactic acid, which is becoming increasingly important due to their promising polymers applications - eg.: poly(lactic acid) (PLA) - as an alternative to replace petrochemical plastics. In the present study the hydrothermal process was used for lactic acid production, replacing the fermentation process that is currently used to obtain this product. For hydrothermal conversion of glycerol into lactic acid by homogeneous catalysis, NaOH and KOH catalysts were used. And for hydrothermal glycerol lactic acid by heterogeneous catalysis, Cu/SiO2 catalyst was used. Initial glycerol concentration (0.51-17.1 M), temperature (160-280 °C), pressure (2-43 bar), water/glycerol volumetric ratio (0.8 to 31), catalyst/glycerol molar ratio (0.01 to 1.02) and total reaction time (3-4 hours) were the variables studied with temperature and water/glycerol volumetric ratio having the major influence. In addition, a first-order kinetic model for glycerol concentration versus time was developed and verified experimentally under conditions with different temperatures. Comparing the results obtained from hydrothermal conversion by homogeneous and heterogeneous catalysis, it was observed that KOH was catalyst with the best performance. The highest yield obtained was 87.5% at 220 °C and 28.8 bar, after 3 h, from a solution water/glycerol volumetric ratio equal to 0.8 and KOH/glycerol molar ratio equal to 0.03. From this result, hydrothermal process can be seen as a promising method to add value to glycerol.
Descrição: RODRIGUES, A. K. O. Produção de ácido lático a partir da conversão hidrotérmica do glicerol via catálise homogênea e heterogênea. 87 f. 2016. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/16513
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