Conversão catalítica por desidratação do glicerol a bioprodutos utilizando sólidos a base de ZnO/Al2O3

In the quest to suppress the release of greenhouse gases, green routes are currently employed. In this branch, there is the production of biofuels that has been intensified more and more. However, there is too much production of biodiesel in the world, which ends up generating a large amount of glyc...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Alves, Layssa Cristine
Outros Autores: Braga, Tiago Pinheiro
Formato: bachelorThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Glicerol
Glycerol
Catálise Heterogênea
Heterogeneous Catalysis
Desidratação do Glicerol
Glycerol Dehydration
Acetol
1,2-propanodiol
1,2-propanediol
Química do Petróleo
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51874
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Alves, Layssa Cristine
Conversão catalítica por desidratação do glicerol a bioprodutos utilizando sólidos a base de ZnO/Al2O3
description In the quest to suppress the release of greenhouse gases, green routes are currently employed. In this branch, there is the production of biofuels that has been intensified more and more. However, there is too much production of biodiesel in the world, which ends up generating a large amount of glycerol as a by-product of the transesterification reaction. As a solution to this bottleneck, an applicability becomes interesting in order to improve and favor the production of this fuel from a renewable source, making it profitable and sustainable. One of the routes is in its conversion to higher added value products via heterogeneous catalysis, using transition metal oxides. Thus, in this work, oxides based on Zn and Al were synthesized by the Pechini method, for use in the dehydration reaction of glycerol. Characterizations were made by different techniques, namely XRD, XRF, NMR, SEM, TG and FTIR for analysis of their properties. In the XRD technique, one can see a material made up of crystalline parts, where characteristic peaks of ZnO, Al2O3 and ZnAl2O4 were observed. By XRF, high concentrations of zinc were obtained while aluminum showed low expected concentrations compared to its oxides. The 27Al NMR was carried out in order to observe the coordination of aluminum, which proved to be predominantly octahedral, characteristic of the alumina phase where the Al3+ sites are octahedral. The SEM results determined the spongy-like morphology, showing high porosity, which is expected for materials used as catalysts. With the TG data, the presence of initial events of water desorption, carbon burning at 270°C and the decomposition of possible carboxylates at 800°C can be noted. According to the FTIR, the characteristic adsorption bands of carboxylates were found at 1464 cm-1, vibrational stretches of C–O and C=O and hydroxyl groups attached to metals at 1605 cm-1, the presence of C-H groups at 2850 cm-1 and OH groups referring to angular deformations of adsorbed remaining water at 3350 cm-1. The catalysts obtained showed glycerol conversions consistent with the reaction conditions, with 31.01% being the highest. In addition, Zn10Al90 with N2 pretreatment achieved a higher percentage of selectivity to acetol and 1,2-propanediol.
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However, there is too much production of biodiesel in the world, which ends up generating a large amount of glycerol as a by-product of the transesterification reaction. As a solution to this bottleneck, an applicability becomes interesting in order to improve and favor the production of this fuel from a renewable source, making it profitable and sustainable. One of the routes is in its conversion to higher added value products via heterogeneous catalysis, using transition metal oxides. Thus, in this work, oxides based on Zn and Al were synthesized by the Pechini method, for use in the dehydration reaction of glycerol. Characterizations were made by different techniques, namely XRD, XRF, NMR, SEM, TG and FTIR for analysis of their properties. In the XRD technique, one can see a material made up of crystalline parts, where characteristic peaks of ZnO, Al2O3 and ZnAl2O4 were observed. By XRF, high concentrations of zinc were obtained while aluminum showed low expected concentrations compared to its oxides. The 27Al NMR was carried out in order to observe the coordination of aluminum, which proved to be predominantly octahedral, characteristic of the alumina phase where the Al3+ sites are octahedral. The SEM results determined the spongy-like morphology, showing high porosity, which is expected for materials used as catalysts. With the TG data, the presence of initial events of water desorption, carbon burning at 270°C and the decomposition of possible carboxylates at 800°C can be noted. According to the FTIR, the characteristic adsorption bands of carboxylates were found at 1464 cm-1, vibrational stretches of C–O and C=O and hydroxyl groups attached to metals at 1605 cm-1, the presence of C-H groups at 2850 cm-1 and OH groups referring to angular deformations of adsorbed remaining water at 3350 cm-1. The catalysts obtained showed glycerol conversions consistent with the reaction conditions, with 31.01% being the highest. In addition, Zn10Al90 with N2 pretreatment achieved a higher percentage of selectivity to acetol and 1,2-propanediol. Na busca da supressão do desprendimento de gases do efeito estufa, rotas verdes são atualmente empregadas. Nesse ramo, encontra-se a produção de biocombustíveis que tem se intensificado cada vez mais. Entretanto, existe uma produção demasiada do biodiesel no mundo o que acaba gerando uma grande quantidade de glicerol como subproduto da reação de transesterificação. Como solução para esse gargalo torna-se interessante uma aplicabilidade afim de aprimorar e favorecer a produção desse combustível de fonte renovável tornando lucrativa e sustentável. Uma das rotas, se encontra na sua conversão a produtos de maior valor agregado via catálise heterogênea, utilizando óxidos de metais de transição. Com isso, nesse trabalho foram sintetizados os óxidos a base de Zn e Al pelo método de Pechini, para uso na reação de desidratação do glicerol. Foram feitas caracterizações por diferentes técnicas, sendo elas o DRX, FRX, RMN, MEV, TG e FTIR para análise de suas propriedades. Na técnica de DRX, pode-se perceber um material constituído de partes cristalinas, onde foram observados picos característicos de ZnO, Al2O3 e ZnAl2O4. Pelo FRX, obteve-se altas concentrações de zinco enquanto que o alumínio apresentou baixas concentrações esperadas comparadas com seus óxidos. O 27Al RMN foi realizado afim de observar a coordenação do alumínio, o qual demonstrou sendo predominantemente octaédrica, característica da fase alumina onde os sítios de Al3+ são octaédricos. Os resultados do MEV determinaram a morfologia do tipo esponjosa, apresentando alta porosidade, o que se espera para materiais utilizados como catalisadores. Com os dados do TG, pode-se notar a presença de eventos inicias de dessorção de água, à queima de carbono em 270°C e ainda, a decomposição de possíveis carboxilatos em 800°C. De acordo com o FTIR, as bandas características de adsorção de carboxilatos foram encontradas em 1464 cm-1, estiramentos vibracionais de C–O e C=O e de grupos hidroxila ligados aos metais em 1605 cm-1, a presença de grupos C-H em 2850 cm-1 e grupos OH referente a deformações angulares de água remanescente adsorvida em 3350 cm-1. Os catalisadores obtidos apresentaram conversões de glicerol condizentes com as condições reacionais, sendo 31,01% a maior. Além disso, o Zn10Al90 com pré-tratamento de N2 conseguiu obter maior porcentagem de seletividade a acetol e 1,2-propanodiol. 2023-03-11T02:09:09Z 2023-03-11T02:09:09Z 2022-12-20 bachelorThesis ALVES, Layssa Cristine. CONVERSÃO CATALÍTICA POR DESIDRATAÇÃO DO GLICEROL A BIOPRODUTOS UTILIZANDO SÓLIDOS A BASE DE ZnO/Al2O3. 2022. 56f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Química do Petróleo), Centro de Ciências Exatas e da Terra, Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/51874 pt_BR Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN Química do Petróleo Instituto de Química

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