Synthesis of solvents and fuel additives from biomass catalyzed by tin(II) salts and heteropolysalts

Autor: Chaves, Diego Morais
Přispěvatelé: Silva, Márcio José da
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: LOCUS Repositório Institucional da UFV
Universidade Federal de Viçosa (UFV)
instacron:UFV
Popis: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior A constante busca pela minimização dos impactos ambientais causados pela queima de combustíveis fósseis impulsiona a busca por alternativas mais sustentáveis, como matérias primas renováveis. Neste contexto a produção de biocombustíves como bioetanol e biodiesel ganha destaque e passa a crescer cada vez mais. Contudo, os processos de transformações de biomassa em biocombustíveis levam a geração de resíduos lignocelulósicos e sub-produtos. Compostos como o glicerol (i.e. subproduto na produção de biodiesel) e ácido levulínico (i.e. extraído de materiais lignocelulósicos), podem ser novamente transformados em produtos de importância industrial como solventes e bioaditivos, por meio de processos catalíticos, para minimização dos custos de produção e de geração de resíduos e efluentes. Neste trabalho, heteropoliácidos (HPAs) do tipo Keggin (i.e. H 3 PW 12 O 40 , H 3 PMo 12 O 40 e H 4 SiW 12 O 40 ), reconhecidos como versáteis catalisadores sólidos ácidos, foram convertidos em heteropolissais de Sn(II) por meio de substituição parcial ou total de seus hidrogênios. Os sais de Sn derivados de HPAs (SnHPAs) foram sintetizados, tratados termicamente e fisicoquimicamente caracterizados. Foi avaliado qual o impacto da inserção de Sn(II) na estrutura dos HPAs em diferentes níveis de substituição, assim como os efeitos da temperatura de tratamento térmico, sobre a estrutura destes sais. A atividade catalítica de compostos de Sn(II) (heteropolissais,sais, e hidróxidos) foram avaliadas em diferentes reações: carbonatação do glicerol com ureia catalisada (Sn(OH) 2 ), eterificação do glicerol com terc-butanol (SnHPAs), acetilação do glicerol (SnHPAs), esterificacao do ácido levulínico com álcoois alqúilicos (SnHPAs). Carbonato de glicerol, terc-butil eteres do glicerol, acetatos do glicerol e levulinatos de alquila foram obtidos em elevados rendimentos nos processos desenvolvidos usando-se mínima quantidade de catalisadores. Os catalisadores foram ainda facilmente separados do meio reacional e reutilizados em reações consecutivas sem perda de atividade. O impacto do nível de substituição dos heteropolissais de Sn(II) em sua atividade catalítica foi avaliado em reações de terc-butilação do glicerol e apenas os fosfomolibdatos foram influenciados por esse aspecto. Palavras-chave: Glicerol. Ácido levulínico. Heteropoliácidos de Keggin. Bioaditivos. The constant search for minimizing the environmental impacts caused by the burning of fossil fuels drives the search for more sustainable alternatives, such as renewable raw materials. In this context, the production of biofuels such as bioethanol and biodiesel gains prominence and starts to grow more and more. However, the processes of transforming biomass into biofuels lead to the generation of lignocellulosic wastes and by-products. Compounds such as glycerol (ie by-product in the production of biodiesel) and levulinic acid (ie extracted from lignocellulosic materials), can again be transformed into products of industrial importance such as solvents and bioadditives, by catalytic processes, to minimize the costs of production and waste and effluents generation. In this work, Keggin-type heteropolyacids (HPAs) (i.e. H 3 PW 12 O 40 , H 3 PMo 12 O 40 and H 4 SiW 12 O 40 ), recognized as versatile solid acid catalysts, were converted into Sn(II) heteropolys salts through partial or total replacement of their hydrogens. Sn salts derived from HPAs (SnHPAs) were synthesized, heat treated and physicochemically characterized. It was evaluated the impact of the Sn(II) insertion in the HPAs structure at different substitution levels, as well as the effects of heat treatment temperature, on the structure of these salts. The catalytic activity of Sn(II) compounds (heteropoly salts, salts, hydroxides) were evaluated in different reactions: glycerol carbonation with urea catalyzed by (Sn(OH) 2 ), glycerol etherification by tert-butanol (SnHPAs), glycerol acetylation (SnHPAs), esterification of levulinic acid with alkyl alcohols (SnHPAs). Glycerol carbonate, glycerol tert-butyl ethers, glycerol acetates and alkyl levulinates were obtained in high yields in the processes developed using a minimal amount of catalysts. The catalysts were also easily separated from the reaction medium and reused in consecutive reactions without loss of activity. The impact of the Sn(II) substitution level of heteropoly salts on their catalytic activity was evaluated in glycerol tert- butyl reactions and only phosphomolybdates were influenced by this aspect. Keywords: Glycerol. Levulinic acid. Keggin heteropoly acids. Bioadditives.
Databáze: OpenAIRE
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