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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.3.2019.tde-08032019-110415
Documento
Autor
Nome completo
Kyriale Vasconcelos Morant Cavalcanti
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2018
Orientador
Banca examinadora
Romero, Luis Alberto Follegatti (Presidente)
Batista, Fabio Rodolfo Miguel
Hirata, Gisele Atsuko Medeiros
Título em português
Equilíbrio líquido-lí­quido na produção de 5-hidroximetilfurfural.
Palavras-chave em português
5-hidroximetilfurfural
Equilíbrio líquido-líquido
HMF
Resumo em português
A produção de compostos a partir de carboidratos conhecidos como blocos de construção tem despertado muito interesse da comunidade científica recentemente, principalmente em aplicações de bioenergia. Um desses compostos é o 5-hidroximetilfurfural ou HMF, o qual apresenta um alto potencial como matéria-prima na produção de biocombustíveis e produtos químicos de alto valor agregado, como polímeros e fármacos. A principal via para a obtenção de HMF é a desidratação de mono e polissacarídeos em meio ácido em um reator bifásico. A fase aquosa reacional contém um catalisador ácido e um açúcar, e a fase orgânica extrativa é formada por um solvente alcoólico parcialmente miscível com água que extrai continuamente o composto. Uma revisão de literatura revelou que o processo industrial ainda não é economicamente viável principalmente pela falta de dados termodinâmicos de equilíbrio associados à solubilidade durante a etapa extrativa, ou seja, à interação do HMF com água e solventes. Consequentemente, muita energia e reagentes são desperdiçados, juntamente com os coprodutos na tentativa de extrair de forma eficiente o HMF. Neste trabalho, avaliou-se a interação em mistura aquosa entre o HMF e três álcoois de diferentes cadeias carbônicas (1-pentanol, 1-hexanol e 1-heptanol) a temperatura de 25° C. Os coeficientes de distribuição e de seletividade foram empregados para avaliar a capacidade dos solventes de extrair o 5-hidroximetilfurfural da solução aquosa. Os resultados mostraram que o 1-pentanol apresentou melhor desempenho entre os álcoois estudados para a recuperação de HMF a partir da água. Já o modelo NRTL foi usado para correlacionar os dados experimentais e os parâmetros de interação binária relevantes. O desvio médio quadrático da raiz (RMSD) do modelo NRTL foi de 0,78%, o que indica que os dados experimentais do ELL podem ser correlacionados satisfatoriamente pelo modelo.
Título em inglês
Liquid-liquid equilibrium in the production of 5-hidroximetilfurfural.
Palavras-chave em inglês
5-hydroximetifurfural
HMF
Liquid-liquid equilibrium
Resumo em inglês
The building block composts' production from carbohydrates is currently attracting the attention of the research community, especially because they could be used as bioenergy. One of those composts is 5-hydroximetilfurfural, or HMF, which has a high potential as crude matter in biofuels as well as in medicine and also in polymers' production. The easiest way to obtain HMF is by oligosaccharides dehydration using an acid medium at a biphasic reactor. In the aqueous phase, there are an acid catalyser and a sugar, and in the extractive organic phase, there is an alcoholic solvent that is partially miscible with water, were HMF is extracted continuously. A literature review showed that the industrial extraction process is not yet economically attractive. That happens due to missing thermodynamic data that would guarantee a successful extraction, such as the liquid-liquid equilibrium (LLE) data from the HMF, water and alcohol system. By improving the LLE in the extraction phase utilising a correct and efficient alcohol, we can increase the system efficiency: more HMF and less unwanted by-products extraction and a decrease in the energy consumption. Having those things in mind, in this research solubility graphics and LLE data between HMF, water, alcohol (1-pentanol, 1-hexanol e 1-heptanol) at 298,15 K and ~0,1 MPa were determined experimentally. The distribution coefficients and selectivities were employed to assess the capacity of solvents to extract 5hydroxymethylfurfural from aqueous solution. 1-pentanol showed better performance than the other studied alcohols for 5-hydroxymethylfurfural recovery from water. The NRTL model was used to correlate the experimental data and relevant binary interaction parameters were regressed. The root mean square deviations (RMSD) of the NRTL model was around 0.78%, which indicate that the experimental LLE data can be successfully correlated by model.
 
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Data de Publicação
2019-03-11
 
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