Banca de QUALIFICAÇÃO: ADOLFO LOPES DE FIGUEREDO

Uma banca de QUALIFICAÇÃO de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE : ADOLFO LOPES DE FIGUEREDO
DATA : 19/11/2021
HORA: 13:00
LOCAL: Virtual
TÍTULO:

Estudo da otimização do processo de hidrogenação catalítica do ácido fumárico

PALAVRAS-CHAVES:

Ácido fumárico; química sustentável; planejamento fatorial; paládio-rênio; irídio-rênio; CO₂ supercrítico.

PÁGINAS: 137
RESUMO:

A produção seletiva de produtos do interesse da indústria química como γ-butirolactona (GBL), tetrahidrofurano (THF) e 1,4-butanodiol (BDO) a partir da hidrogenação catalítica do ácido fumárico (Ac.FUM) é uma reação interessante no domínio da valorização da biomassa, uma vez que estes produtos podem ser considerados bioplataformas de construção molecular, funcionado com ponto de partida para inúmeros processos de síntese. Do ponto de vista da química verde, água e CO₂ seriam solventes ideais, embora alcançar boas taxas de conversão e seletividade nesses meios reacionais possa ser um desafio para essa reação de hidrogenação, mesmo quando um catalisador adequado é empregado. Neste contexto, esse processo foi estudado e otimizado, primeiramente através de planejamento fatorial utilizando um catalisador a base de paládio-rênio em sílica (Pd-Re/SiO₂), e um segundo catalisador a base de irídio-rênio em sílica (Ir-Re/SiO₂), pouco utilizado na literatura, para hidrogenação seletiva de Ac.FUM em GBL em meio aquoso. Os catalisadores foram sintetizados por impregnação úmida sequencial, e caracterizados por técnicas de DRX, TPR, ICP, TEM e análise de área superficial. Os produtos das reações foram identificados por GC-FID e HPLC-RI. Em um segundo momento, CO₂ supercrítico foi empregado como meio reacional para otimização do processo, variando a pressão entre 105-300 bar nas condições de temperatura de 60-250 ºC. Por fim, avaliação do solvente foi estudada na seletividade da reação, onde metanol também foi utilizado nas condições 60-250 ºC e 10-300 bar. Os resultados da hidrogenação do Ac.FUM utilizando os catalisadores Pd-Re/SiO₂ e Ir-Re/SiO₂ mostraram que GBL foi produzida com 91 e 90 % de seletividade, respectivamente, nas condições otimizadas de pressão e temperatura, previstas pelo modelo empírico, de 188 °C e 41 bar de H₂ para Pd-Re/SiO₂ e 210 °C e 25 bar de H₂ para Ir-Re/SiO₂. Assim, o delineamento experimental permitiu que uma alta seletividade fosse obtida em meio aquoso, proporcionando melhor racionalização do efeito combinado das variáveis temperatura e pressão. Além disso, análise estatística no planejamento fatorial mostrou que a temperatura apresenta um maior efeito sob a seletividade da GBL em relação a pressão de H₂, sendo não linear, para ambos os catalisadores. Nos estudos utilizando CO₂ supercrítico foi possível modelar a atividade catalítica, suprimindo a formação de subprodutos e obtendo 89 % e 64 % de seletividade para GBL utilizando Pd-Re/SiO₂ e Ir-Re/SiO₂, respectivamente, nas condições de operação otimizadas. A adição do metanol como solvente promoveu alteração na composição dos produtos, obtendo THF como produto majoritário, com seletividade máxima de 97 % nas condições de 175 °C, 50 bar de H₂ e 150 bar de pressão total para Pd-Re/SiO₂, e 89 % nas condições de 175 °C, 50 bar de H₂ e 300 bar de pressão total para Ir-Re/SiO₂.

MEMBROS DA BANCA:
Presidente - 705.467.491-00 - PEDRO MIGUEL VIDINHA GOMES - USP
Externo ao Programa - 2087667 - TIAGO PINHEIRO BRAGA
Externo à Instituição - MARCO AURÉLIO SULLER GARCIA - UFMA
Externo à Instituição - FRANCISCO WENDELL BEZERRA LOPES - UnP
Externa à Instituição - MARIA CARLENISE PAIVA DE ALENCAR MOURA - UFRN