Estudo do Potencial de Biomassas Residuais para Produção de HMF
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Data
2020-12-23
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Editor
Cristian Acker Godoy
Resumo
A crescente demanda pelo uso de combustíveis e a diminuição de reservas energéticas não renováveis, têm impulsionado pesquisas na área de energias renováveis, destacando-se o uso de biomassas de baixo custo para a geração de biocombustíveis e de outros produtos químicos. Diversas biomassas residuais possuem destinação com baixo valor agregado. O 5-hidroximetilfurfural (HMF), por ser um produto que advém da desidratação de sacarídeos, pode ser obtido a partir de diversas biomassas, permitindo a valorização da matéria-prima empregada. Este composto pode apresentar grande valor industrial, por ser um elemento precursor a outras substâncias, pois com a rota sintética correta, pode ser convertido em muitos outros compostos de interesse industrial. Para ter eficiência na produção de HMF, uma biomassa precisa apresentar algumas características em sua composição, como apresentar alto teor de monossacarídeos, ausência de inibidores da reação de síntese de HMF, e facilidade de acesso a sacarídeos em suas estruturas celulares. Deste modo, este trabalho teve como objetivo relacionar parâmetros de caracterização da biomassa, como o teor de açúcares redutores, sólidos solúveis totais, e os espectros obtidos pelas técnicas espectroscópicas em espectrômetro de infravermelho com transformada de fourier e sensor de reflectância total atenuada (FTIR-ATR) e de reflectância na região do infravermelho próximo (FT-NIR), com a formação de HMF, após a catálise ácida. Foram avaliadas as biomassas agrícolas residuais de bagaço de cana-de-açúcar, restolho de milho, rama de mandioca, pseudocaule de bananeira e a biomassa de frutos de manga. Este último é um resíduo urbano, amplamente utilizado para sombreamento nas cidades da região oeste do Paraná. Para o preparo da biomassa, procedeu-se um método de secagem de maneira natural, seguido de secagem em estufa a 45ºC e moagem em moinho de bolas. No âmbito da síntese de HMF, empregou-se uma catálise ácida homogênea, empregando HCl a 0,50 mol L-1 e n-butanol como solvente extrator. As quantificações de HMF e furfural (coproduto da síntese) foram avaliadas em um equipamento de Cromatografia Líquida de Alta Eficiência acoplado a um detector de diodos (HPLC-DAD). O método foi desenvolvido, empregando o ácido 2,5-furanodicarboxílico (FDCA) como padrão interno e uma fase móvel ácida com tampão de citrato para a melhor separação dos picos dos analitos. O método atendeu as normativas vigentes quanto a linearidade, repetibilidade e recuperação. Com relação às biomassas estudadas, a maior eficiência de síntese de HMF foi observada para as biomassas de frutos de manga e bagaço de cana-de-açúcar, as quais apresentaram uma produção superior a 40 kg de HMF por tonelada de biomassa. As demais biomassas apresentaram uma aplicabilidade na síntese, com produção de HMF superior a 5 kg por tonelada de matéria-prima. O tratamento quimiométrico dos espectros obtidos pelas técnicas espectroscópicas de FTIR-ATR e FT-NIR permitiu a distinção entre as diferentes fontes de biomassa. O Scores PC1 vs PC4 apresentou bom resultado de caracterização de biomassas, sendo os espectros de infravermelho próximo nas amostras de biomassa, de fase orgânica de síntese, e os valores de açúcares redutores, as variáveis que mais influenciaram na separação das características de cada biomassa.
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino- Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Química.
Palavras-chave
Citação
GODOY, Cristian Acker. Estudo do Potencial de Biomassas Residuais para Produção de HMF. 2020. 40 f. TCC (Graduação) - Curso de Engenharia Química, Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território (ILATIT), Universidade Federal da Integração Latino-Americana, Foz do Iguaçu, 2020.