Desenvolvimento de membranas catalíticas para a produção de aroma de jacinto a partir de glicerol

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

A síntese de aromas representa um elevado volume de negócios na indústria alimentar e dos cosméticos. Dentro do conceito de bio-refinaria, tem interesse o aproveitamento do glicerol, matéria prima abundante e barata, subproduto da produção de biodiesel. O aroma de jacinto pode ser sintetizado por acetalização do fenilacetaldeído com o glicerol, por catálise ácida. Como se trata duma reacção reversível, é limitada pelo equilíbrio, tendo sido proposta a destilação azeotrópica como forma de maximizar a conversão. Neste trabalho, como alternativa à destilação azeotrópica, estuda-se a aplicação dum reactor de membrana catalítica polimérica à acetalização do fenilacetaldeído com glicerol. Este tipo de reactor permite a integração da reacção e da separação numa única operação, assim como a exclusão de solventes do processo. Tem, além disso, a vantagem de apresentar menores gastos energéticos. Foi efectuado o estudo cinético da reacção de acetalização catalisada pelo zeólito H-USY, a diferentes temperaturas. Seleccionou-se um modelo cinético por análise de variância e realizaram-se estudos de estabilidade do catalisador. Prepararam-se membranas catalíticas compósitas por dispersão de zeólito H-USY em matrizes de poli(álcool vinílico) (PVA) reticulado com aldeído glutárico. Modificou-se o balanço hidrofílico/hidrofóbico de algumas das membranas compósitas previamente preparadas, por tratamento com anidrido acético. As membranas foram caracterizadas por medição do inchaço, do ângulo de contacto, e por FTIR, SEM e AFM. Os efeitos da carga de catalisador, reticulação e balanço hidrofílico / hidrofóbico, na actividade catalítica, foram estudados em reactor batch, com as membranas cortadas em pequenos pedaços. A modelação cinética permitiu avaliar os efeitos daquelas características nas propriedades de sorção e transporte das membranas. Finalmente, as membranas foram testadas em reactor de membrana plana, usando-se azoto seco, na câmara de permeação, como gás de varrimento.