Oxidação do glicerol em reator de leito de lama laboratorial para produção seletiva de ácido glicérico e derivados empregando catalisadores de Pd/C, Cu-Pd/C e Ni-Pt/C

CAPES Nesta tese pretende-se transformar a glicerina obtida do processo do biodiesel, em ácidos orgânicos com alto valor agregado, e tornar a produção do biodiesel economicamente viável. A reação de oxidação do glicerol coproduto do biodiesel foi conduzida em um reator de leito de lama com volume nominal de 250mL, em regime de semi-batelada operando em solução aquosa alcalina (pH=12) e concentração inicial de glicerol 100 g/L e massa de catalisador de 2,5g, razão molar [NaOH]/[Glicerol] de 1,2 e variando à temperatura entre 40ºC e 70ºC em um sistema pressurizado e sob agitação magnética. O oxigênio foi borbulhado no meio reacional a uma vazão de 150 mL/min, e sendo monitorado com auxílio de um rotâmetro enquanto que a pressão de trabalho foi variada entre 1bar, 6 bar e 10 bar e acompanhada por um transdutor de pressão. O trabalho buscou analisar o efeito da pressão, do teor de paládio incorporado ao suporte catalítico, influência da temperatura no catalisador bimetálico, influência das fases metálicas (cobre e do níquel) incorporadas aos catalisadores de platina e a influência da razão molar na tentativa de aperfeiçoar o andamento da reação, de forma que, alcançassem alta conversão e melhores seletividades em ácido glicérico. Também realizou-se as preparações dos catalisadores monometálicos de platina (1% e 5%) e bimetálicos Cu (10%) –Pd(1%)/C e Ni(10%)- Pt(1%)/C, bem como, as caracterizações (análise termogravimétrica, análise temperatura programada, análise imediata) para o suporte catalítico e absorção atômica para o catalisador Cu(10%)-Pd(1%)/C. Verificou-se que o método de impregnação úmida usada na preparação dos catalisadores garantiu uma boa conversão do glicerol (86%) e o uso do catalisador Cu (10%)-Pd (1%)/C na temperatura de 70ºC garantiu uma seletividade de 93% de ácido glicérico. Também foi observado que essa alta seletividade foi alcançada por meio da adição de cobre ao catalisador de paládio Pd (1%)/C. Também pode ser visto, que a razão molar [NaOH]/Glicerol de 1,2 manteve o pH do meio mais estável e garantiu o avanço da reação oxidativa, mesmo operando com 1 bar. Já variando a pressão de 6 bar para 10 bar fazendo uso do catalisador monometálico Pd (1%)/C, pode-se observar uma diminuição na seletividade do ácido glicérico e o aparecimento de reações consecutivas. A partir dos resultados obtidos do catalisador Cu (10%)-Pd (1%)/C foi proposta uma modelagem cinética levando em consideração a hipótese de Langmuir-Hinshelwood. This thesis intends to transform the glycerin obtained from the biodiesel process into organic acids with high added value, and make biodiesel production economically viable. The oxidation reaction of the glycerol co-product of the biodiesel was conducted in a slurry bed reactor with a nominal volume of 250mL, in a semi-batch system operating in aqueous alkaline solution (pH = 12) and initial access of glycerol 100g / L and mass of 2.5 g catalyst, [NaOH] / [Glycerol] molar ratio of 1.2 and varying at a temperature between 40 ° C and 70 ° C in a pressurized system under magnetic stirring. The liquid was reacted with a pressure of 150 mL / min and monitored with the aid of a rotameter while the working pressure was varied between 1 bar, 6 bar and 10 bar and accompanied by a pressure transducer. The work sought the effect of pressure from the palladium theoretical to the catalytic support, the influence of the temperature on the bimetallic catalyst, the influence of the metallic phases (copper and nickel) is incorporated into the platinum catalysts and the molar ratio force in the attempt to perfect the process of reaction, so that is achieved, the high frequency and the best practices of glycolic acid. Also prepared as monometallic catalyst preparations of platinum (1% and 5%) and bimetallic Cu (10%) -Pd (1%) / C and Ni (10%) - Pt (1%) / C, as well as characterizations (thermal analysis, medium temperature analysis, immediate analysis) for the thermal catalyst and the atomic absorption for the Cu (10%) - Pd (1%) / C catalyst. It was found that the impregnation method is used in the preparation of catalysts ensure a good glycerol conversion (86%) and the use of the Cu (10%) - Pd (1%) / C catalyst at a temperature of 70 ° C ensured a selectivity of 93% of glyceric acid. The cataloging index of palladium (1%) / C. In addition, the glycerol of 1.2 kept the pH of the medium more stable and guaranteed oxidative oxidation, even when operating at 1 bar. Already varying the pressure from 6 bar to 10 bar using the monodalic catalyst Pd (1%) / C, can be a pressure on the selectivity of the glycolic acid and the appearance of consecutive reactions. From the results obtained from the Cu (10%) - Pd (1%) / C catalyst, a kinetic modeling was proposed, taking into account a Langmuir-Hinshelwood hypothesis.