Modelação cinética da conversão catalítica da xilose em furfural - Ferreira, Luís Carlos Resende (2013)
O furfural é considerado um “produto químico plataforma” pois é usado como intermediário na produção de uma vasta gama de compostos químicos de alto valor acrescentado. O furfural pode ser obtido por desidratação da xilose sendo assim 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 e análise comparativa dos mecanismos propostos na literatura para a desidratação catalítica, homogénea e heterogénea, da xilose em furfural. Com base nesta revisão bibliográfica propuseram-se três modelos cinéticos pseudo-homogéneos para as reações envolvidas na conversão da xilose catalisada pelo zeólito beta. Os três modelos (M1, M2, M3) consideram a formação de lixose, furfural e subprodutos através de reações uni- ou bimoleculares irreversíveis, diferindo entre si nos seguintes pressupostos: i) a conversão da xilose em furfural é uma reação direta (M1) ou envolve a formação de uma espécie intermediária (M2 e M3), ii) a decomposição do furfural ocorre por reações de condensação com a espécie intermediária (M2 e M3) ou com a xilose e a lixose (M1 e M3). Os modelos foram testados por ajuste das equações diferenciais ordinárias, representativas dos balanços às espécies reativas num reator descontínuo isotérmico, aos resultados experimentais de concentração versus tempo da xilose, lixose e furfural. As reações foram realizadas em solução aquosa, em reatores fechados a 1000 rpm e 170 °C, usando nanocristais de zeólito beta como catalisador. A composição da fase líquida foi determinada por análise HPLC e o catalisador “usado” foi analisado por TGA e DSC para quantificação de subprodutos insolúveis. Para as condições testadas o modelo M3 é o mais adequado.