Conversão catalítica do álcool furfurílico em bio-ésteres - Abrantes, Joana Helena Aguiar de Almeida Pinho (2014)
Os levulinatos de alquilo (ESL) são bio-ésteres que podem ser utilizados como aditivos ou intermediários para (bio)combustíveis, permitindo, por exemplo, diminuir as emissões de partículas e dióxido de enxofre associadas ao uso de combustíveis fósseis em meios de transporte e para aquecimento. Os ESL podem ser sintetizados a partir do álcool furfurílico (AF) que, por sua vez, é produzido industrialmente a partir de hemiceluloses. O AF reage com um álcool alifático (ex. etanol ou o 1-butanol), na presença de um catalisador ácido, para dar o respetivo levulinato de alquilo (ex. levulinato de etilo, levulinato de butilo) através de uma série de reações químicas. Esta é uma via para a valorização da biomassa vegetal, inserindo-se no conceito da Biorefinaria e nos objetivos de investigação do laboratório associado CICECO. Numa primeira fase o trabalho centrou-se na pesquisa sobre o estado da arte e análise comparativa dos desempenhos de diferentes tipos de catalisadores na reação do AF com álcoois alifáticos. Com base nesta revisão bibliográfica, identificaram-se alguns requisitos importantes dos catalisadores ácidos para a reação do AF em ESL. Foram preparados materiais inorgânicos com propriedades ácidas, nomeadamente aluminossilicatos mesoporosos do tipo Al-TUD-1 com diferentes razões de Si/Al, sem recorrer ao uso de agentes tensoativos. Estes materiais inorgânicos foram testados como catalisadores heterogéneos ácidos na reação do AF com álcoois alifáticos (como reagentes e solventes) em ESL. As reações catalíticas foram realizadas em reatores descontínuos, fechados, a 1000 rpm e 110-140 ºC. As reações catalíticas foram seguidas por cromatografia de gás e os produtos reacionais foram identificados por cromatografia bidimensional abrangente combinada com a espectrometria de massa por tempo de voo. Menores razões de centros ácidos de Lewis para Brönsted e maior força ácida podem favorecer a conversão do AF em ESL. Para além das propriedades ácidas, a largura de poros pode ser particularmente importante no caso de sistemas reacionais em que as moléculas do álcool alifático (reagente) são maiores. O catalisador heterogéneo usado foi reutilizado eficientemente após a sua separação da mistura reacional, seguido de um tratamento térmico para remover a matéria carbonácea do catalisador.