Estudo da reatividade e clivagem da ligação β-O-4 em moléculas modelo de Lignina utilizando catalisadores metálicos suportados
Biomassa lignocelulósica; hidrogenólise; catálise heterogênea; composto modelo de lignina.
As matérias primas provenientes de biomassas são opções promissoras em substituição aos combustíveis fósseis, os quais estão ligados ao aquecimento global. Nesse cenário, visando o desenvolvimento sustentável, é imprescindível a incorporação de novas tecnologias e matérias-primas para a produção de biocombustíveis e produtos químicos. As biomassas lignocelulósicas apresentam uma abundância natural significativa e se destacam como uma relevante fonte de carbono. A elevada quantidade de funções oxigenadas representa um desafio na valorização de biomassa para alguns setores petroquímicos, mas parte delas pode ser removida através de métodos eficazes como a clivagem catalítica. Diante disso, este estudo se concentra nas reações de síntese de moléculas-modelo da lignina e posterior hidrogenação empregando catálise heterogênea. A lignina é uma macromolécula composta pelas unidades aromáticas siringuil (S), guaiacil (G) e hidroxifenil (H). A partir de sua estrutura, é viável obter moléculas de alto valor agregado. No entanto, os processos enfrentam o desafio de romper a ligação que conecta essas unidades aromáticas, a ligação β-O-4, a qual geralmente requer condições agressivas, como altas temperaturas e pressões elevadas. Com o objetivo de desenvolver um método eficaz para a redução da lignina em condições suaves, a hidrogenólise da molécula-modelo da lignina 2-fenóxi-1-feniletanol foi experimentalmente analisada na presença de H2, Pd sob SiO2 e Pd sob Nb2O5 como catalisadores heterogêneos, variando a temperatura de 110 ºC a 150 °C e a pressão de 30 bar. A pesquisa demonstrou que a clivagem da ligação β-O-4 é intrinsecamente viável, mas a eficiência do catalisador Pd/Nb2O5 foi limitada por uma forte quimissorção. Embora o suporte de nióbia tenha se mostrado mais ativo que a sílica na formação de produtos, evidenciado pelos espectros de RMN, sua alta acidez causou o "sequestro" de intermediários na superfície. Análises de IV-FT e TGA confirmaram que essa interação excessiva impede a dessorção, levando à desativação prematura por envenenamento ou formação de coque. Assim, conclui-se que o sucesso do ciclo catalítico depende da modulação da acidez do suporte para equilibrar a ativação do substrato com a liberação dos produtos.