Biocombustível a partir de celulose – hidrogenação de isómeros da hidroximetilpiranona

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

O principal objectivo deste trabalho foi investigar as condições experimentais para a produção de um novo biocombustível a partir da celulose. Este biocombustível é constituído por isómeros do Metilpirano que foram obtidos através da hidrogenação de isómeros de Hidroximetilpiranona (HMP). A sua produção consiste primeiro na dissolução da celulose num líquido iónico. De seguida a celulose é hidrolisada em glucose e esta é desidratada em isómeros de Hidroximetilpiranona. Para a reacção de hidrogenação os isómeros de HMP são extraídos do líquido iónico com éter e depois hidrogenados num reactor Parr. Os diferentes aspectos estudados foram: a escolha do líquido iónico para dissolver e desidratar a celulose em glucose, que passou pelo Cloreto de N-metilimidazole, Sulfato de N-metilimidazole, Fosfato de N-metilimidazole e o Cloreto de N-metilpirrolidina; a escolha do catalisador, que não fosse desactivado pelo líquido iónico que foram o Paládio sobre carvão, o Paládio sobre Alumina e o Cromito de Cobre; o solvente para a extracção dos isómeros da HMP que foram os Éteres dibutílico, isopropílico e etílico; o consumo de Hidrogénio; a temperatura da reacção e o tempo de reacção. Para o estudo do comportamento químico da HMP foram usados como referências os compostos: Álcool Furfurílico e Furfural. As condições experimentais óptimas para a produção de isómeros do Metilpirano foram: o líquido iónico seleccionado foi o Cloreto de N-metilimidazole, o catalisador foi o Paládio sobre Alumina, o solvente foi o Éter etílico, a temperatura foi de 90ºC, o tempo de reacção foi de duas horas e a pressão foi 30 bar. A identificação do Metilpirano foi feita por análise do GC-MS, cujo fragmento maior foi de m/Z= 96 uma. Foi também estudado o aspecto energético do Metilpirano e comparado com outros biocombustíveis e verificou-se que para o Metilpirano a proporção de energia gasta/produzida era de 1:8,63, para o Biodiesel 1:4,75 e para o Bioetanol 1:1,5.