Hidrogenação seletiva de 5-hidroximetilfurfural a 2,5-dimetilfurano com catalisadores de cobre: efeito do suporte

Abstract

A acentuada emissão de poluentes atmosféricos derivados da queima de combustíveis fósseis não renováveis tem instigado a busca por fontes energéticas sustentáveis. Nesse sentido, destaca-se a biomassa, uma matéria prima para a obtenção da plataforma química 5-hidroximetilfurfural (HMF), que por sua vez, pode ser convertido em biocombustíveis como 2,5-dimetilfurano (DMF). Dessa forma, foi avaliado o efeito do suporte na reatividade de diferentes catalisadores de cobre aplicados na reação de hidrogenação de HMF para produção de DMF. Foram testados os sistemas Cu/Al2O3, Cu/Fe2O3, Cu/Fe2O3-Al2O3, Cu/Nb2O5 e Cu/Nb2O5-Al2O3 (calcinado a 623 e 773 K), os quais foram preparados pelo método de impregnação seca com um conteúdo metálico de 5% em massa, calcinados, reduzidos com hidrogênio a 623 K e caracterizados por técnicas de DRX, TPR-H2, TPD-NH3, DRIFTS-Pyr, Titulação com N2O, MET, MEV, XPS, EDX e Espectroscopia Raman. As reações foram realizadas em fase líquida num reator batelada durante 10 horas com temperatura e pressão iguais a 423 K e 20 bar, respectivamente. Nota-se que a adequada proporção entre metal e sítios ácidos de Lewis é um importante fator para a atividade catalítica. Os catalisadores com alumina apresentaram a melhor performance na hidrogenação de HMF e produção de DMF. Cu/Al2O3, Cu/Fe2O3, Cu/Fe2O3-Al2O3, Cu/Nb2O5-Al2O3-623 e Cu/Nb2O5-Al2O3-773 apresentaram completa conversão de HMF em 1h de reação e um rendimento de DMF maior que 85%. Com exceção do catalisador Cu/Nb2O5, a produção de DMF ocorreu via 2,5-bishidroximetilfurano (BHMF) como principal intermediário