Hidrogenação seletiva de 5-hidroximetilfurfural a 2,5-dimetilfurano com catalisadores de cobre: efeito do suporte

A acentuada emissão de poluentes atmosféricos derivados da queima de combustíveis fósseis não renováveis tem instigado a busca por fontes energéticas sustentáveis. Nesse sentido, destaca-se a biomassa, uma matéria prima para a obtenção da plataforma química 5-hidroximetilfurfural (HMF), que por sua vez, pode ser convertido em biocombustíveis como 2,5-dimetilfurano (DMF). Dessa forma, foi avaliado o efeito do suporte na reatividade de diferentes catalisadores de cobre aplicados na reação de hidrogenação de HMF para produção de DMF. Foram testados os sistemas Cu/Al2O3, Cu/Fe2O3, Cu/Fe2O3-Al2O3, Cu/Nb2O5 e Cu/Nb2O5-Al2O3 (calcinado a 623 e 773 K), os quais foram preparados pelo método de impregnação seca com um conteúdo metálico de 5% em massa, calcinados, reduzidos com hidrogênio a 623 K e caracterizados por técnicas de DRX, TPR-H2, TPD-NH3, DRIFTS-Pyr, Titulação com N2O, MET, MEV, XPS, EDX e Espectroscopia Raman. As reações foram realizadas em fase líquida num reator batelada durante 10 horas com temperatura e pressão iguais a 423 K e 20 bar, respectivamente. Nota-se que a adequada proporção entre metal e sítios ácidos de Lewis é um importante fator para a atividade catalítica. Os catalisadores com alumina apresentaram a melhor performance na hidrogenação de HMF e produção de DMF. Cu/Al2O3, Cu/Fe2O3, Cu/Fe2O3-Al2O3, Cu/Nb2O5-Al2O3-623 e Cu/Nb2O5-Al2O3-773 apresentaram completa conversão de HMF em 1h de reação e um rendimento de DMF maior que 85%. Com exceção do catalisador Cu/Nb2O5, a produção de DMF ocorreu via 2,5-bishidroximetilfurano (BHMF) como principal intermediárioThe sharp emission of atmospheric pollutants from the burning of non-renewable fossil fuels has instigated the search for sustainable energy sources. Thus, we can highlight biomass, which is a raw material for obtaining the chemical platform 5-hydroxymethylfurfural (HMF), that can be converted into biofuels like 2,5-dimethylfuran (DMF). Therefore, the effect of the support on the reactivity of different copper catalysts was evaluated in the hydrogenation reaction of HMF to DMF. Cu/Al2O3, Cu/Fe2O3, Cu/Fe2O3-Al2O3, Cu/Nb2O5 e Cu/Nb2O5-Al2O3 (calcined at 623 and 773 K) were tested, which were prepared by dry impregnation method with a metal content of 5% (wt. %), calcined, reduced with hydrogen at 623 K and characterized by DRX, TPR-H2, TPD-NH3, DRIFTS-Pyr, Titration with N2O, MET, MEV, XPS, EDX and Raman Spectroscopy. The reactions were carried out in liquid phase in a batch reactor for 10 hours, 423 K and 20 bar. The adequate ratio between metal and Lewis acid sites is an important factor for catalytic activity. The catalysts with alumina presented the best performance in HMF hydrogenation and DMF production. Cu/Al2O3, Cu/Fe2O3, Cu/Fe2O3-Al2O3, Cu/Nb2O5-Al2O3-623 e Cu/Nb2O5-Al2O3-773 showed complete HMF conversion in 1 hour reaction and DMF yield greater than 85%. With the exception of Cu/Nb2O5, DMF production occurred via 2,5-bishydroxymethylfuran (BHMF) as the main intermediate120 f