Publicado no Portal da SBQ Rio em 18/07/2009

Uma nova solução para a superprodução de glicerina

Contribuição de Núbia Moura Ribeiro* (Professora do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia), recebida em 12 de junho de 2009

*e-mail: nubia@ifba.edu.br

 
 

 

A conversão de polióis em olefinas: uma proposta atraente para o problema da superprodução de glicerina

 

Grandes esforços têm sido feitos para encontrar usos em larga escala e para agregar valor a glicerina ou glicerol, um co-produto da fabricação de biodiesel (ver Quadro 1). Os pesquisadores Robert Bergman e Jonathan Ellman do Departamento de Química da Universidade da Califórnia em Berkeley, nos Estados Unidos, em colaboração com Elena Arceo (bolsista Fulbright da Espanha) e Peter Marsden (estudante da UC Berkeley), ao revisitarem uma reação química publicada há algumas décadas, desenvolveram um procedimento brando e relativamente barato para transformar glicerina em propenol, um álcool alílico amplamente utilizado pela indústria química.

 

A transformação de glicerina em propenol é uma reação de desoxigenação. Consiste no tratamento de glicerina com ácido fórmico – uma substância presente no veneno das formigas. O ácido fórmico, disse Bergman, converte a glicerina em álcool alílico, hoje usado como material de partida para a produção de polímeros, fármacos, herbicidas, pesticidas e outros produtos químicos (Figura 1).


Figura 1. Ácido fórmico e álcool alílico (propenol)

 

 

O álcool alílico vem sendo produzido a partir da oxidação de derivados do petróleo. “Atualmente cerca de 5% da produção mundial de petróleo é usada para fabricar insumos para a indústria química. Se estes insumos puderem ser produzidos a partir da biomassa, eles se tornarão renováveis e sua  produção resultará em menor impacto ambiental”, afirmou Ellman.

 

Figura 2. Visão global da aplicação da desoxigenação de polióis, que viabiliza o uso de biomassa para a produção de matéria-prima para a petroquímica.
[Adaptado da figura de Elena Arceo, disponível em

 <http://newscenter.lbl.gov/feature-stories/2009/06/11/replacing-petros-with-biomass/>]

 

A biomassa tem atraído à atenção de cientistas e engenheiros em todo mundo, não só porque pode ser transformada em biocombustíveis, mas também devido a seu imenso potencial como matéria-prima para a indústria química. A substituição de insumos petroquímicos por insumos oriundos da biomassa traz a vantagem de estes serem renováveis e biodegradáveis. Do ponto de vista químico, diferentemente do processo de produção de insumos a partir do petróleo, normalmente feitos por oxidação, os insumos da biomassa requerem redução do material de partida, ou seja, a remoção de átomos de oxigênio.

 

A reação de desoxigenação usando ácido fórmico, já havia sido descrita na literatura, porém ocorria em baixo rendimento, devido, principalmente, a combustão não seletiva da glicerina, que levava a uma mistura de produtos inseparáveis. Os pesquisadores, ao re-estudarem a reação, perceberam que realizando-a em atmosfera inerte poderiam obter ótimos resultados.

 

Assim, tratando o glicerol com ácido fórmico, ao mesmo tempo em que mantiveram uma corrente de nitrogênio sobre a mistura reacional, Bergman e Ellman eliminaram a carbonização. Além de proteger o álcool alílico produzido, evitando sua oxidação, a atmosfera de nitrogênio também facilitou a destilação do álcool. A reação realizada desta maneira mostrou bom rendimento (80%) e maior seletividade.

 

A técnica de desoxigenação mediada pelo ácido fórmico, desenvolvida por Bergman e Ellman em patente publicada em julho de 2008, também pode ser usada para converter carboidratos, bem como outros compostos poli-hidroxilados presentes na biomassa, em insumos para a indústria química (olefinas), atualmente oriundos do petróleo. A técnica também pode ser útil para a conversão de biomassa em combustível líquido.

 

“Nossos resultados preliminares com polióis derivados de biomassa sugerem que a reação de compostos poli-hidroxilados com ácido fórmico pode ser uma alternativa valiosa para a produção de substâncias com baixo teor de oxigênio. Entretanto, ampliar esta técnica de modo que derivados da biomassa sejam competitivos com os derivados de petróleo será um grande desafio para os engenheiros”, disse Bergman.

 

E, ainda, segundo Ellman: “O scale-up da técnica para a escala industrial irá requerer esforços de laboratórios acadêmicos e industriais, mas se formos capazes de fazer isto, poderemos proteger a atmosfera de maiores danos e ao mesmo tempo diminuir os níveis atuais de dióxido de carbono".

 

 

Quadro 1. A viabilização comercial do biodiesel
depende de soluções para a superprodução de glicerina

Segundo o Prof. Claudio A. J. Mota e colaboradores (Ver: Quim. Nova, 2009, 32, 639), o diesel comercializado no Brasil passou a conter, obrigatoriamente, 3% de biodiesel (B3) a partir de 2008, e este percentual deve elevar-se a 5% (B5). Se, por um lado, estas ações colocam nosso país na vanguarda do uso de combustíveis alternativos no planeta, elas também reforçam a necessidade de se encontrar utilizações comerciais para os co-produtos de produção do biodiesel, como a glicerina. Para cada 90 m3 de biodiesel produzidos por transesterificação são gerados, aproximadamente, 10 m3 de glicerina. Projeções mostram uma produção de cerca de 100 mil toneladas de glicerina por ano com a entrada do B3 em 2008 e cerca de 250 mil toneladas a cada ano, com a introdução do B5. Estes valores são muito superiores ao consumo e produção nacional atuais, estimados em cerca de 30 mil toneladas anuais.

 

Fontes de informação:

 Plastics From Biomass? Inexpensive Method For Removing Oxygen From Biomass Discovered. Matéria da ScienceDaily de 16 de junho de 2009. Disponível em <http://www.sciencedaily.com/releases/2009/06/090616144533.htm>.  Acesso em 3 julho 2009.

 

Bergman, R. G.; Ellman, J. A.; Arceo, E. R. Synthesis of allyl alcohol useful in synthesis of e.g. polymers, involves providing glycerol and carboxylic acid to reaction mixture, heating the mixture under inert atmosphere, and distilling allyl alcohol from the reaction mixture, Pat. No. WO2008092115-A1, Data Pub. 31 Julho, 2008. [Disponível em: <http://www.wipo.int/pctdb/en/wo.jsp?WO=2008092115>. Acesso em: 11 julho 2009]

 

Arceo, E.; Marsden, P.; Bergman, R. G.; Ellman J. A. An efficient didehydroxylation method for the biomass-derived polyols glycerol and erythritol. Mechanistic studies of a formic acid-mediated deoxygenation. Chem. Commun. 2009, 21, 3357. [CrossRef]

 

Mota, C. J. A.; da Silva, C. X. A.; Goncalves, Valter L. C. Gliceroquímica: novos produtos e processos a partir da glicerina de produção de biodiesel. Quim. Nova 2009, 32, 639. [CrossRef]

 

 

Para saber mais:

Goldemberg, J. Biomassa e energia. Quim. Nova 2009, 32, 582. [CrossRef]

Suarez, P. A. Z.; Meneghetti, S. M. P.; Ferreira, V. F. O biodiesel e a política de C & T brasileira. Quim. Nova 2006, 29, 1157. [CrossRef]

 

Dias, G. L. da S. Um desafio novo: o biodiesel. Estud. av. 2007, 21, 179. [CrossRef]

 

Suarez, P. A. Z.; Meneghetti, S. M. P. 70º aniversário do biodiesel em 2007: evolução histórica e situação atual no Brasil. Quim. Nova 2007, 30, 2068. [CrossRef]

 

Dabdoub, M. J.; Bronzel, J. L.; Rampin, M. A. Biodiesel: visão crítica do status atual e perspectivas na academia e na indústria. Quim. Nova 2009, 32, 776.  [CrossRef]

 

Silva, P. R. F. da;Freitas, T. F. S. de. Biodiesel: o ônus e o bônus de produzir combustível. Cienc. Rural 2008, 38, 843. [CrossRef]

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Mesquita, R. Grupo da UFPE descobre novas maneiras de reaproveitar a glicerina oriunda da fabricação de biodiesel. Disponível em <http://www.ufpe.br/new/visualizar.php?id=10205>. Acesso em: 11 julho 2009.

Bouças, C. Biodiesel derruba a glicerina. Disponível em <http://www.forumbolsa.com.br/showthread.php?t=2115>. Acesso em: 11 Julho 2009.

Aranda, D. Glicerina - Sub-produto do biodiesel. Disponível em  <http://www.biodieselbr.com/biodiesel/glicerina/biodiesel-glicerina.htm>. Acesso em: 11 julho 2009.

Avila Filho, S. Usineiros de Biodiesel podem parar a produção: Glicerina, oportunidade ou problema? Disponível em <http://www.biodieselbr.com/colunistas/avila/usineiros-biodiesel-parar-producao-glicerina-oportunidade-problema-31-05-07.htm>. Acesso em: 11 julho 2009.

Batista, F. Brasil não tem destino certo para glicerina gerada por biodiesel. Disponível em <http://www.biodieselbr.com/noticias/biodiesel/brasil-destino-certo-glicerina-gerada-biodiesel-05-06-07.htm>. Acesso em: 11 julho 2009.

Meneghetti, S. P. Alternativas para Ampliar os Usos e o Mercado da Glicerina. Disponível em <http://www.biodieselbr.com/colunistas/meneghetti/alternativas-ampliar-usos-mercado-glicerina.htm>. Acesso em: 11 julho 2009.

 

Para citar esta matéria:

Ribeiro, N. M. Uma nova solução para a superprodução de glicerina, Novidades na Ciência – SBQ Rio, 18 de julho de 2009. Disponível em: <http://www.uff.br/sbqrio>

 

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Última Atualização 19-Jul-2009