Obtenção de Biocarvões Modificados e Avaliação Catalítica na Conversão do Furfural Via Reação Dominó.

Abstract

A crescente atividade humana que impacta o meio ambiente gera desafios científicos de como pode-se mitigar essa problemática, seja por meio de se reutilizar o material antes gerado para outro fim (reciclagem), seja por reduzir o consumo descontrolado de recursos, ou também agregando fontes sustentáveis àqueles recursos que usam de matéria-prima esgotável do planeta. Nesse último contexto, uma alternativa que tem chamado atenção da classe científica nos últimos anos, é o estudo da biomassa e seus muitos derivados que surgem perante a tratamentos químicos e físicos da sua estrutura. Assim, este trabalho tem como objetivo estudar um catalisador a base de biocarvão sintetizado a partir da biomassa da planta Syngonium Podopphylum para a conversão de furfural (FUR), uma molécula plataforma obtida da biomassa lignocelulósica, em álcool furfurílico (FA), uma molécula de alto valor agregado usada na construção civil para se fazer resinas orgânicas e também na indústria farmacêutica para produção de fármaco usada em tratamentos de transtornos gastrointestinais. O catalisador foi sintetizado por um processo de pirólise. Em uma primeira etapa a biomassa foi exposta a uma temperatura de 350 °C por 3h para posteriormente ser impregnada com Ni 10% (m/m), formando o biocarvão impregnado com níquel CrvNi. As propriedades químicas e estruturais foram avaliadas com diversas técnicas e revelaram estruturas orgânicas oriundas do biocarvão e inorgânicas composta por cinzas, onde se encontram os sítios ácidos de Lewis primordiais na catálise heterogênea. A caracterização de superfície por sua vez demonstrou uma diversidade de domínios morfológicos e baixa área específica. As análises como FITR e CHN e EDX demostraram características qualitativas e quantitativas sobre as fases orgânicas do material. A avaliação por TGA somado ao EDX e DRX avaliaram a fração inorgânica apresentando compostos metálicos como Fe2O3, K2O e CaO, além também de identificar a presença de NiO após a impregnação. Para a verificação da atividade catalítica reagiu-se 100 mg do CrvNi, à 130 °C e 24h. Os resultados desse estudo assim como os de estudos de parâmetros de temperatura de massa de catalisador foram avaliados por GC-MS que demonstrou resultados nas condições iniciais com conversão de 11,1% ±3,8% com seletividade de 76,65 ± 28,7, já a condição de 150 °C demonstrou uma conversão de 75,93% e seletividade de 95,45% e o de 200 mg uma conversão foram 26,86% com 8,22% de seletividade para o FA. Assim, pode-se afirmar que foi obtido um catalisador mais sustentável por se utilizar uma biomassa residual como matéria-prima, a fase ativa de NiO possui baixa pegada de carbono quando comparada a metais nobres tipicamente utilizados para hidrogenação do FUR. Além disso, o catalisador obtido demonstrou boa atividade na conversão de FUR e seletividade ao FA, o que pode representar um avanço no sentido de se obter materiais mais ambientalmente amigáveis para obtenção de compostos de interesse comercial a partir da biomassa lignocelulósica.