Pós Graduação em Biocombustíveis

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PPGBIO - Programa de Pós Graduação em Biocombustíveis

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Subject: search.filters.subject.Glicerol

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    Estudos de novos materiais: preparação de carvão vegetal a partir de Acrocomia aculeata e sua aplicação na purificação de glicerol
    (UFVJM, 2023) Freitas, Milton de Souza; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)
    O trabalho teve como objeto o desenvolvimento de processos para a síntese de carvão ativado a partir do endocarpo do fruto de macaúba (Acrocomia aculeata) e seu uso para purificação de glicerol bruto obtido por transesterificação de triacilglicerídeos em óleos e gorduras residuais de fritura. O carvão foi sintetizado por ativação química empregando o cloreto de zinco com agente ativante e suas propriedades superficiais foram mensuradas por adsorção e dessorção de nitrogênio, sendo que, a área superficial foi igual a 627 m2.g−¹ e o volume de poros igual a 0,39 m3.g−¹, onde o diâmetro médio de poros foi de 2,5 nm. Além disso, os sítios Bronsted foram de 118,23 μmol.g−¹ e sítios Lewis foram de 104,86 μmol.g−¹. Assim, o glicerol bruto, após pré-tratamento, foi purificado por adsorção em coluna de leito fixo de carvão ativado, atingindo o grau de pureza de 95,99%. O carvão ativado também está sendo empregado para extração e obtenção de carotenoides e experimentalmente foi demonstrado que estes compostos estão ausentes ou em baixa concentrações no glicerol obtido a partir de óleos e gorduras residuais de fritura, sendo que, estã sendo conduzidos experimentos laboratoriais para verificar sua capacidade adsortiva para a extração de carotenoides a partir de óleos vegetais. Embora o tema deste trabalho seja focado a produção do carvão ativado, purificação do glicerol bruto e obtenção e extração de carotenoides, foram realizados trabalhos paralelos que resultaram em publicações no meio científico com abordagem em produção de álcool em gel glicerinado contendo compostos bioativos, síntese de éteres a patir de glicerol com potencial como aditivos de combustíveis e biocombustíveis, produção de carvão ativado e impacto ambiental, sínteses orgânicas empregando o catalisador sólido de sílica sulfonada, SiO2-SO3H, com ênfase na produção de 5-hidroximetil-2-furfural por desidratação de D-frutose, transesterificação-esterificação em tandem para produção de salicilato de metila a partir de ácido acetilsalicílico por irradiação de microondas e transesterificação de triacilglicerídeos empregando este catalisador isoladamente ou com sais de amônio quaternário em tolueno ou DMSO. Outrossim, foram produzidos trabalhos sobre aplicações de salicilato de metila e de reações de cetonas e poli-álcoois em auto-aldolização e cetalização sob irradiações de microondas. Diante os vários trabalhos produzidos, esta tese foi desenvolvida em capítulos, sendo o primeiro sobre a produção de carvão ativado, sua aplicação para purificação de glicerol bruto e extração de carotenoides. Por outro lado, dentre os trabalhos produzidos, para o capítulo dois adotou-se a síntese de 5-hidroximetil-2-furfural, empregando o catalisador de sílica sulfonada, SiO2-SO3H, em DMSO e sob irradição de microondas, sendo este produto um excelente bloco de construção para compostos de interesse industrial. Finalmente, o capítulo três trouxe anexo as produções científicas e perspectivas futuras, concluindo esta tese.
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    Conversão catalítica do glicerol em potenciais aditivos para biocombustíveis
    (UFVJM, 2018) Lage, Guilherme Luiz da Costa; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Hurtado, Gabriela Ramos; Verly, Rodrigo Moreira; Klein, Stanlei Ivair; Mesquita, João Paulo de
    O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um método de acetalização de polióis com cetonas e aldeídos em meio ácido sem aplicação de solventes seguida da conversão química de um dos acetais em aditivos para diesel/biodiesel. As reações de acetalização foram realizadas empregando-se um catalisador heterogêneo de baixo custo relativo, no qual grupos sulfônicos (-SO3H) foram incorporados a uma matriz de sílica (SiO2), oriunda de areia utilizada em construções. Este método foi aplicado com êxito para a obtenção de acetais cíclicos alifáticos. Dentre os acetais obtidos destaca-se a síntese do (2,2-dimetil-1,3-dioxolan- 4-il)metanol ou solketal que foi isolado com rendimento superior a 98%. Pelo exposto, o solketal foi utilizado na síntese de substâncias com potencial atividade como aditivos para a mistura diesel/biodiesel. Estas substâncias sintéticas foram submetidas aos testes de avaliação de desempenho e emissões em um motor-gerador diesel. Tais compostos foram diluídos na proporção de 0,1% v/v em óleo diesel comercial (S-10) contendo 8% de biodiesel. Os combustíveis aditivados assim produzidos mostraram potencial ação na redução de gases CO e CO2, na diminuição da temperatura de exaustão e do consumo específico em relação ao diesel comercial. A avaliação da capacidade antioxidante dos compostos sintetizados também foi avaliada valendo-se da voltametria cíclica. Utilizou-se como referência um antioxidante natural o ácido gálico. Os resultados mostraram que o composto sintético galato de solketila possui ação antioxidante superior ao ácido gálico, conferindo-lhe potencial aplicação como aditivo antioxidante.
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    Síntese de ésteres de solketal utilizando mistura de sílica sulfonada amorfa e catalisador de transferência de fase
    (UFVJM, 2018) Lima, Pâmela Cristina; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Lage, Guilherme Luiz da Costa; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Roa, Juan Pedro Bretas; Hurtado, Gabriela Ramos
    O presente trabalho descreve a preparação e caracterização do catalisador SiO2-SO3H, obtido a partir da imobilização de grupos sulfônicos em sílica amorfa produzida previamente a partir de areia de construção e carbonato. Tal catalisador apresentou área superficial de 115 m2/g, volume de poros 0,38 cm3/g e índice de H+ de 1,32 mmol de H+/g. Desenvolveu-se uma metodologia para a síntese do solketal a partir do catalisador sintetizado obtendo-se 99% de rendimento. Utilizando o mesmo catalisador foram propostas duas metodologias de síntese dos ésteres graxos de solketal: linoleato de solketila, oleato de solketila e estearato de solketila, além dos ésteres de cadeia curta: acetato de solketila, laureato de solketila e octanoato de solketila. A primeira metodologia foi realizada empregando o catalisador SiO2-SO3H utilizando tolueno como solvente, esse método atingiu rendimentos em torno de 20% na esterificação dos ácidos graxos e 85% na esterificação dos ácidos acético, láurico e octanóico. A segunda metodologia foi proposta com o objetivo de melhorar os rendimentos na síntese dos ésteres graxos de solketal utilizando uma mistura catalítica contendo o catalisador SiO2-SO3H e o sal de amônia quaternário [Bu4N][BF4]. Nesse procedimento houve um aumento significativo nos rendimentos dos ésteres graxos: 92% na síntese do linoleato de solketila, 93% na síntese do estearato de solketila e 97% na síntese do oleato de solketila.
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    Síntese de biodiesel, glicerol, solketal e éter de solketal
    (UFVJM, 2018) Pereira, Adeline Cristina; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Benassi, Vivian Machado; Hurtado, Gabriela Ramos
    O catalisador denominado SiO2-SO3H foi empregado em três processos reacionais distintos: transesterificação, cetalização e eterificação. Utilizado em uma proporção de 20% (m/m) contendo tolueno, o SiO2-SO3H se mostrou muito eficiente no processo de transesterificação de triacilglicerídeos fornecendo glicerol e ésteres metílicos de ácidos graxos (biodiesel) com um rendimento de 98%. Empregou-se o glicerol obtido como reagente em uma mistura com acetona, em um meio reacional livre de solventes e utilizando o SiO2-SO3H, obteve-se conversão total e 100% de seletividade para o composto contendo o anel de 5 membros [(±)- 2,2-Dimetil-4-hidroximetil-1,3-dioxolano] conhecido como solketal, um produto químico versátil, com diversas aplicações, na indústria de cosmético e farmacêutica, além de aditivo para diesel com a finalidade de reduzir o ponto de congelamento, melhorar as propriedades lubrificantes e aumentar a potência anti-detonante. Posteriormente realizou-se o processo de eterificação do solketal, empregando o catalisador SiO2-SO3H, levando a formação do 4,4'-[oxibis(metileno)]-bis(2,2-dimetil-1,3-dioxolano)], “éter de di-solketal”, precursor do diglicerol, importante emulsificante das indústrias farmacêutica e alimentícia com 98% de rendimento. A eterificação do solketal foi também promovida empregando o catalisador denominado SiO2-Nb levando a formação do 4,4'-[oxibis(metileno)]-bis(2,2-dimetil-1,3-dioxolano)], “éter de di-solketal” com um rendimento de 96%.
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    Síntese de solketal a partir de glicerol e seu uso como precursor na síntese de ésteres de solketila e monoacilglicerídeos
    (UFVJM, 2016) Santos, Maísa da Costa; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Hurtado, Gabriela Ramos; Fabris, José Domingos
    O presente estudo descreve a síntese do catalisador heterogêneo SiO2-SO3H, obtido através da imobilização dos grupos sulfônicos em SiO2, produzida a partir de uma mistura contendo área de construção e carbonato. A imobilização do -SO3H foi confirmada, através da caracterização inicial da sílica e do catalisador por IV, MEV, DRX, TGA e isotermas de adsorção/dessorção BET, que demonstrou haver modificação da estrutura da sílica após a imobilização dos grupos sulfônicos, ocasionando diminuição da área superficial específica (SBET) de 507 para 115 m2 g−1, e uma diminuição do volume dos poros 0,78 para 0,38 cm3 g-1. Inicialmente, avaliou o desempenho catalítico da mistura SiO2-SO3H em reações de esterificação do ácido acético e do ácido graxo (octanóico) com o 2,2-dimetil-1,3-dioxolano-4-metanol, conhecido como “solketal”, que possui uma cadeia carbônica grande, além de ter outro grupo funcional na sua estrutura. Os resultados obtidos demonstram a eficiência do SiO2-SO3H para a síntese do acetato 2,2- dimetil-1,3-dioxolan-4-il metil, em que utilizou-se inicialmente, como reagentes, glicerol bruto, acetona e a mistura catalítica, após 2 hora de reação, foi adicionado no mesmo reator, o ácido acético em um processo “one pot”, sem a prévia extração e a purificação do solketal (reagente intermediário). Pelo o mesmo procedimento, foi obtido, em excelente rendimento, o octanoato de solketila. Nesses processos reacionais não houvera a necessidade do uso de solvente ou aparelhos auxiliares, como clevenger ou dean-stark, para remoção da água formada durante o processo que envolve 2 reações (cetalização e esterificação), sendo dessa forma resistente ao processo de lixiviação. Diante dos excelentes resultados, partiu para reações de esterificação com outros ácidos graxos, com até 18 átomos de carbono na cadeia, tais como o ácido linoleico e oleico. Contudo não foi observado a formação de produtos nessas reações. Acredita-se que esse fato esteja relacionado com a grande afinidade que o solketal apresenta pelo SiO2-SO3H, devido a sua alta polaridade, fazendo com que fique retido dentro dos poros do catalisador. Outro ponto importante foi o tamanho da cadeia carbônica dos ácidos graxos utilizados, visto que quanto maior o tamanho da molécula, maior a hidrofobicidade, isso faz com que eles sofram repulsão do catalisador. Acredita-se que esses dois fatores contribuíram para que não ocorresse a interação entre os reagentes e o catalisador, levando, em alguns casos, à formação de ésteres de solketila com rendimentos moderados. Essa hipótese foi comprovada, quando utilizou-se um álcool de cadeia carbônica menor, como o metanol, o qual reagiu com o ácido linoleico e oleico na presença da mistura catalítica SiO2-SO3H, para produção de ésteres metílicos. Os resultados obtidos comprovam a síntese do oleato de metila e do linoleato de metila no tempo de 15 min, com rendimento em torno de 96 a 98%. Isso demonstrou que é de fundamental importância o escoamento dos reagente para os poros do catalisador. O que sugere que para garantir o sucesso das reações do solketal com ácidos de cadeia carbônica maior o escoamento desse reagentes devem ser facilitado e isso pode ser obtido através do uso de solvente.