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Sobre uma perspectiva da investigação científica que levará a ind. química a depender biomassa ao invés de petróleo




Quando  no BEQ se falou "Sobre as atuais moléculas-chave da indústria química e as do futuro", apresentando 12 compostos de origem não petroquímica sobre os quais se aguarda uma revolução industrial "verde", não se detalhou o modo como isto terá de acontecer. 

Assim, exploremos um pouco mais o assunto, usando para isso um interessante artigo da área, que visita este tema na perspectiva da exploração da xilose (um açúcar de açúcar carbonos  obtido a partir de hemicelulose, que por sua vez é um constituinte maioritário da biomassa vegetal).

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A partir da xilose, pode-se obter furfural, nomeadamente por desidratação da primeira em presença de catalisadores ácidos. Sabe-se que a xilose pode ser desidratada com recurso a catalisadores zeolíticos (mordenite e faujasite), e que taxas de conversão de 50% e selectividades na ordem de 80-95% (relativamente ao furfural) podem ser atingidas se o sistema contemplar um solvente orgânico que vá absorvendo o furfural produzido no meio aquoso onde a desidratação tem lugar (a extração do furfural favorece a reação, no meio aquoso, no sentido desejado).

Por sua vez, importa referir que, por não ser um composto muito valioso, há vantagem em sujeitar o furfural a nova reação química, na qualidade de reagente, nomeadamente por hidrogenação. Esta segunda etapa reacional permite, então, produzir moléculas como álcool furfurílico, ciclopentanona, álcool tetrahidrofurfuril, etc, sobre as quais o interesse é maior.

Para a segunda etapa, um outro catalisador é necessário (ruténio sólido), e a reação neste caso acontece acontece em meio líquido orgânico (ciclohexano é uma boa opção para solvente).

Assim, e visitando o assunto de um modo simplificado e genérico, um eventual processo de transformação de xilose em derivados de furfural implica duas reações catalíticas (e dois catalisadores diferentes) em fases líquidas distintas (água e ciclohexano), e um processo de extração líquido-líquido entre a fase aquosa e a fase orgânica.

Antes de o deixar imaginar o diagrama processual que poderia corresponder a um processo com esta composição, aprecie-se a instalação experimental proposta pelos investigadores holandeses V.V. Ordomsky, J.C. Schouten, J. van der Schaaf, T.A. Nijhuis, que soluciona as 3 operações unitárias num único equipamento, em jeito de efectiva intensificação de processos:


Legenda: Instalação experimental proposta desidratação 
de xilose, e simultânea hidrogenação de furfural.

Assim, é testando catalisadores, meios reacionais, e soluções tecnológicas combinando múltiplas operações unitárias, que a investigação científica rumo à concretização da referida revolução industrial verde tem decorrido. Pelo que se pode depreender, os desafios encerrados nesta revolução encontrarão na engenharia química e seus profissionais uma decisiva chave desbloqueadora deste cenário futuro que caminha a passos largos para ser uma realidade do presente.

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