A matriz energética mundial enfrenta um desafio crucial: a necessidade urgente de substituir as fontes de energia baseadas em combustíveis fósseis por alternativas renováveis e sustentáveis. O uso demasiado de combustíveis fósseis tem causado sérios problemas ambientais, como o aquecimento global, a poluição do ar e a degradação do ecossistema. Além disso, a dependência dessas fontes não renováveis torna a economia vulnerável a flutuações de preços e a questões geopolíticas.
A fim de reduzir toda essa problemática, o biodiesel, um combustível produzido a partir de fontes renováveis, como óleos vegetais e gorduras animais, contribui para diversificar as fontes de energia, reduz a dependência aos fósseis, desenvolve a economia e mitiga as mudanças climáticas. Uma rota alternativa para a produção de biodiesel é a utilização do composto químico 5-hidroximetilfurfural (5-HMF). A estrutura do 5-HMF consiste em um anel furano (que lembra a forma de um anel) ligado a um grupo aldeído e um grupo hidroxila.
A produção do 5-HMF também é um processo sustentável, pois pode ser obtido a partir da desidratação de hexoses. As hexoses são um tipo de carboidratos, açucares simples contendo seis carbonos, encontrado em diversas fontes naturais. A frutose, é a hexose mais estudada para a produção do 5-HMF, devido ao seu processo de desidratação mais fácil comparada as demais. Para a desidratação, que se refere a eliminação de três moléculas de água da estrutura da frutose, são utilizados catalisadores que são substâncias que aceleram as reações químicas e podem ser integralmente removidos do meio ao fim do processo. O ácido sulfúrico (H2SO4) é o catalisador mais utilizado na desidratação da frutose para a obtenção do 5-HMF, porém seu uso apresenta desafios. A corrosividade do ácido pode danificar os equipamentos e gerar resíduos que precisam ser tratados adequadamente para evitar a poluição ambiental. Uma alternativa promissora é o uso do carvão modificado como catalisador. Carvões são estruturas formadas majoritariamente por carbono, juntamente com pequenas quantidades de outros elementos, como hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e enxofre, dependendo do processo de produção e das impurezas presentes na matéria prima. Uma forma de tornar o processo cada vez mais sustentável é utilizar resíduos para a síntese de carvão.
A produção em larga escala de biodiesel gera uma quantidade significativa de glicerol como resíduo. Para valorizar este subproduto, pesquisadores têm desenvolvido métodos para transformá-lo em carvão. Uma alternativa promissora para substituir o ácido sulfúrico utilizado na desidratação da frutose. Além de tornar o processo mais seguro, a valorização do subproduto torna a própria produção de biodiesel mais sustentável como um todo.
O 5-hidroximetilfurufral apresenta interesse não só para a indústria de biocombustível, como também para outras indústrias químicas e farmacêuticas. Devido a este alto interesse industrial e econômico, o 5-HMF é considerado como um produto plataforma.
Portanto, a valorização do glicerol e a produção do 5-HMF a partir da frutose representam não apenas uma solução para a gestão de resíduos, mas também uma oportunidade para impulsionar a construção de um futuro energético mais limpo e sustentável.
Autor(a): Letícia Ferreira Lima Machado
Orientador(a): Wagner Alves Carvalho
Título da Dissertação: SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE CARVÕES MODIFICADOS DE GLICEROL E APLICAÇÃO NA SÍNTESE DE HMF SOB MICROONDAS
O texto acima foi escrito com o objetivo de divulgar o trabalho desenvolvido no Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia/Química da Universidade Federal do ABC para o público geral e é de responsabilidade do(a) autor(a) da tese/dissertação.