DESEMPENHO CATALÍTICO DE TBD EM REAÇÃO DE CONDENSAÇÃO ALDÓLICA - ETAPA INTERMEDIÁRIA PARA PRODUÇÃO DE BIOQUEROSENE DE AVIAÇÃO

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Orgânica

Autores

Faria, V. (UFRJ) ; Moreira, A. (UFRJ) ; Vieira, J. (IFMA) ; Mota, C. (UFRJ)

Resumo

A necessidade de diminuir a poluição atmosférica e os impactos referentes ao efeito estufa tem intensificado cada vez mais a pesquisa em bioenergia. O bioquerosene de aviação é ainda pouco explorado na pesquisa e ainda bem menos ao seu uso direto como blend em aviões. Uma rota química na produção de bioquerosene é a hidrólise/condensação aldólica/hidrogenação conduzindo a formação de hidrocarbonetos octanos e tridecanos. A condensação aldólica é necessária à presença de catalisadores básicos. O composto orgânico 1,5,7 Triazabiciclo[4.4.0]dec-5-eno (TBD) possui excelentes atividades catalíticas com boas conversões de furfural e seletividades de 4-(2-furil)-3-buten-2-ol.

Palavras chaves

catálise; condensação aldólica; bioquerosene

Introdução

Estima-se que as aeronaves contribuem em torno de 2-3% das emissões de carbono, favorecendo o aumento de gases de efeito estufa na atmosfera. Uma forma de contornar problemas ambientais devido ao uso do querosene fóssil seria buscar combustíveis alternativos baseados em matéria-prima renovável (ISON et al, p. 34-40, 2014). O bioquerosene é uma realidade em crescimento no setor aéreo. O desafio é mitigação das mudanças climáticas e redução da poluição atmosférica. Há poucos estudos que investigam alternativas para sua produção, em exemplo a rota química de reações sequenciais: hidrólise-desidratação, condensação aldólica e hidrogenação (WEST et al, p. 18-27, 2008). No entanto, é necessário o uso de catalisadores a fim de haver a formação de alcanos na faixa de 8-16 átomos de carbono. Em específico, a condensação aldólica entre furfural e acetona envolve a formação de 4-(2-Furil)-4-hidroxi-2-butanona (F-OH) e 4-(2- furil)-3-buten-2-ol (F-Ac). Alguns catalisadores básicos já foram testados como hidróxido de sódio. Nesta vertente, compostos orgânicos básicos com grupamentos aminas que possuem alto valor de pKa, entre os compostos o 1,5,7-Triazabiciclo[4.4.0]dec-5-eno(TBD) possui pKa igual a 25.

Material e métodos

O composto orgânico TBD foi testado em sistema aberto em frascos de balão volumétrico em banho de óleo silicone sob uma placa de aquecimento. Os experimentos são modificadas variáveis massa de catalisador TBD, temperatura de reação. Os produtos foram analisados por cromatografia gasosa acoplada com espectroscopia de massas utilizando uma coluna cromatográfica HP-5(5% Fenil, 95% Dimetilpolisiloxano) com comprimento de 30 m, espessura de filme 0,25 μm e diâmetro interno de 0,25 mm.

Resultado e discussão

As temperaturas ensaiadas foram 25°C, 50°C, 75°C e 100°C mantendo constante a massa igual a 12 mg de catalisador 1,5,7-Triazabiciclo[4.0.0]dec-5-eno (TBD). A agitação igual a 300 rpm, o tempo reacional foi de 1 h. Verificou- se baixas conversões de furfural, alta conversão do intermediário F-OH e baixa seletividade de F-Ac em temperaturas 25°C e 50°C. Entretanto, a partir de 75°C, houve alta conversão de furfural e seletividade de F-Ac. As massas de catalisador TBD ensaiadas foram 12 mg, 25 mg, 50 mg e 100 mg. A agitação igual a 300 rpm, o tempo reacional foi de 1 h e a temperatura escolhida foi igual a 50°C. Com 12 mg de catalisador houve baixa conversão de furfural, com baixa seletividade de F-Ac e alta seletividade de F-OH. A reação de condensação aldólica entre furfural e acetona foi conduzida a 50°C durante 24 h e agitação 300 rpm. A relação molar usada foi 10:1 acetona e furfural, utilizando uma massa de catalisador igual a 25 mg. Houve alta conversão de furfural igual a 85% em uma hora de reação. A seletividade de F-Ac foi também alta em uma hora de conversão.

Conclusões

O composto orgânico 1,5,7-Triazabiciclo[4.0.0]dec-5-eno possui excelentes atividades catalíticas em reação de condensação aldólica entre furfural e acetona, obtendo altas conversões de furfural e excelente seletividade de 4- (2-furil)-3-buten-2-ol (F-Ac).

Agradecimentos

Órgãos de fomento FAPERJ, CNPQ e CAPES

Referências

ISON, S.; GEGG, P.; BUDD, L. The market development of aviation biofuel: Drivers and constraints. Journal of Air Transport Management. v. 39, p. 34-40, 2014.

WEST, R. M.; LIU, Z. Y.; PETER, M.; GARTNER, C. A.; DUMESIC, J. A. Carbon–carbon bond formation for biomass-derived furfurals and ketones by aldol condensation in a biphasic system Journal of Molecular Catalysis A: Chemical v. 296, p. 18–27, 2008;