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Tipo: Tese
Título: Desenvolvimento e caracterização de catalisadores à base de óxidos de molibdênio e ferro suportados em sílica mesoporosa para a conversão do glicerol em solketal
Autor(es): Gonzalez, Adriene de Moura Barboza
Primeiro Orientador: Carvalho, Cláudio Teodoro de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Siqueira , Adriano Buzutti de
metadata.dc.contributor.referee1: Colman, Tiago Andre Denck
metadata.dc.contributor.referee2: Rodrigues, Raphael
metadata.dc.contributor.referee3: Carvalho, Ana Carina Sobral
metadata.dc.contributor.referee4: Bannach, Gilbert
Resumo: O biodiesel é uma alternativa renovável aos combustíveis fósseis que vem sendo inserido gradualmente na matriz energética brasileira, contudo, enfrenta desafios, incluindo a necessidade de diversificação das matérias-primas e o manejo sustentável do glicerol, seu principal subproduto. A grande quantidade de glicerol gerada na produção de biodiesel demanda soluções para valorizá lo economicamente, o que tem incentivado o desenvolvimento de novos catalisadores para convertê-lo em compostos de maior valor agregado, como o solketal, um aditivo promissor para combustíveis que contribui para a melhoria do desempenho e redução de emissões. Este estudo teve como objetivo desenvolver e caracterizar catalisadores à base de óxidos de ferro e molibdênio suportados em sílica mesoporosa, visando sua aplicação na conversão do glicerol em solketal por meio da reação de acetalização. A síntese dos catalisadores incluiu técnicas uso de caracterização para avaliar as propriedades estruturais e de superfície, como difratometria de raios X (DRX), que revelou a presença de estruturas na forma amorfa ou cristalinas, dependendo da metodologia de síntese. Estudos texturais demonstraram a formação de uma rede mesoporosa mista, com isotermas do tipo IV, característica importante para processos catalíticos. As análises ICP-OES confirmaram que os teores de ferro e molibdênio se mantiveram próximos aos valores teóricos planejados, com perdas insignificantes durante a síntese. A estabilidade térmica dos catalisadores foi analisada por TG-DTA, evidenciando maior estabilidade térmica nos materiais bimetálicos em relação aos monometálicos de molibdênio. Adicionalmente, espectros XPS e Raman confirmaram a presença de molibdênio (VI) e ferro (III) nas amostras, enquanto a análise por FTIR, usando piridina como sonda, revelou a formação de sítios ácidos de Lewis e Brønsted, necessários para a conversão eficiente do glicerol em solketal. Os testes catalíticos indicaram que os catalisadores sintetizados são promissores, com o melhor desempenho registrado para o catalisador C_FeMo2, que apresentou uma conversão de glicerol superior a 70% e uma seletividade para o solketal de 97% em temperatura ambiente (25±1 °C) após 90 minutos de reação. Esses resultados destacam o potencial dos catalisadores bimetálicos de ferro e molibdênio como uma alternativa sustentável para agregar valor ao glicerol, contribuindo para a viabilidade econômica e ambiental da produção de biodiesel no Brasil.
Abstract: Biodiesel is a renewable alternative to fossil fuels gradually introduced into the Brazilian energy matrix. However, it faces challenges, including the need to diversify raw materials and sustainable management of glycerol, its main byproduct. The large amount of glycerol generated during biodiesel production demands solutions to enhance its economic value, which has encouraged the development of new catalysts to convert it into higher-value compounds, such as solketal, a promising fuel additive that improves performance and reduces emissions. This study aimed to develop and characterize iron and molybdenum oxide-based catalysts supported on mesoporous silica for application in the conversion of glycerol to solketal via acetalization. The catalyst synthesis included characterization techniques to evaluate structural and surface properties, such as X-ray diffraction (XRD), which revealed amorphous or crystalline structures depending on the synthesis methodology. Textural studies demonstrated the formation of a mixed mesoporous network with type IV isotherms, an important characteristic for catalytic processes. ICP-OES analyses confirmed that iron and molybdenum contents remained close to the theoretical values with negligible losses during synthesis. The thermal stability of the catalysts was assessed by TG-DTA, showing greater thermal stability in bimetallic materials compared to molybdenum monometallics. Additionally, XPS and Raman spectra confirmed the presence of molybdenum (VI) and iron (III) in the samples, while FTIR analysis using pyridine as a probe revealed the formation of Lewis and Brønsted acid sites, essential for efficient conversion of glycerol to solketal. Catalytic tests indicated that the synthesized catalysts are promising, with the best performance recorded for the C_FeMo2 catalyst, which achieved a glycerol conversion rate above 70% and solketal selectivity of 97% at room temperature (25±1 °C) after 90 minutes of reaction. These results highlight the potential of iron and molybdenum bimetallic catalysts as a sustainable alternative for adding value to glycerol, contributing to the economic and environmental feasibility of biodiesel production in Brazil.
Palavras-chave: Catalisadores bimetálicos
Bimetallic catalysts
Oxido de molibdênio
Molybdenum oxide
Glicerol
Glycerol
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Grande Dourados
Sigla da Instituição: UFGD
metadata.dc.publisher.department: Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia
metadata.dc.publisher.program: Programa de pós-graduação em Química
Citação: GONZALEZ, A. M. B. Desenvolvimento e caracterização de catalisadores à base de óxidos de molibdênio e ferro suportados em sílica mesoporosa para a conversão do glicerol em solketal. 2024. 123 f. Tese (Doutorado em Química) – Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia, Universidade Federal da Grande Dourados, Dourados, MS, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://repositorio.ufgd.edu.br/jspui/handle/prefix/6852
Data do documento: 23-Ago-2024
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