Estudo de catalisadores mesoporosos visando uso na reação de desidratação do glicerol

Abstract

A reação de transesterificação de óleos e gorduras para produção de biodiesel gera como principal subproduto o glicerol, uma matéria-prima de baixo custo e viável para conversão em produtos com alto valor agregado. A reação de desidratação de glicerol é uma alternativa à oxidação parcial do propileno (derivado de material fóssil) para a produção de acroleína e ácido acrílico, que torna sustentável o desenvolvimento comercial da cadeia de valor do biodiesel. Dentre os materiais utilizados, a zeólita ZSM-5 em sua forma ácida e a sílica mesoporosa SBA-15 com sítios ácidos são catalisadores ativos para a reação de desidratação do glicerol e seletivos para a produção da acroleína. Dessa forma, o objetivo do presente trabalho foi sintetizar a zeólita ZSM-5 com estrutura hierárquica de poros por meio de tratamento alcalino de dessilicação na presença de um surfactante e a sílica mesoporosa AlSBA-15 pela da síntese direta utilizando diferentes razões Si/Al para utilização na reação de desidratação do glicerol. As amostras foram caracterizadas por diferentes técnicas para elucidar a influência na reação. A estrutura cristalina das amostras de ZSM-5 foi confirmada por DRX e FTIR. Por DRX e adsorção de N2 foi evidenciada a obtenção de sílica com mesoporos altamente regulares, características da SBA-15. Para a zeólita ZSM-5, mostrou alta área específica e a presença de micro e mesoporos. As amostras de AlSBA-15 apresentaram uma relação direta entre a razão Si/Al com a área específica e o volume de mesoporos, indicando que a presença de alumínio afeta a estrutura do material. A partir dos dados de composição química, foi possível estabelecer a razão Si/Al real das amostras e a acidez teórica. As partículas de ZSM-5 apresentaram formato esférico e cristais em forma de placa e a AlSBA-15 em formato cilíndrico. A análise das propriedades físico-químicas das amostras sintetizadas indica que esses materiais são promissores para uma possível aplicação na reação de desidratação do glicerol.