Oxidación selectiva de glicerol en medio acuoso empleando catalizadores metálicos soportados sobre CeO2

BIANCHI, G.S.; REGENHARDT, S.A.; MEYER, C.I.; DUARTE, H.

Buenos AIres

Congreso; 11th world congress of chemical engineering; 2023

Se investigó la oxidación acuosa de glicerol (GLY) empleando catalizadores de Cu(8%)/CeO2, Pd(2%)/CeO2, Au(2%)/CeO2 y Au(2%)/TiO2 a 100ºC, 5 bar de presión de O2 y diferentes concentraciones iniciales de GLY. Los catalizadores fueron preparados por el método de precipitación-deposición a pH controlado, y caracterizados por microscopia electrónica de transmisión y barrido de campo oscuro (HAADF-STEM) y por ionización de plasma acoplado inductivamente (ICP). Se observaron varios productos de oxidación del GLY siendo los más importantes el ácido láctico (LA) y el ácido glicérico (GLA). Los catalizadores Pd(2%)/CeO2 y Au(2%)/CeO2 resultaron más activos que Cu(8%)/CeO2 y Au(2%)/TiO2 en las condiciones de reacción usadas en este trabajo. El catalizador Pd(2%)/CeO2 mostró una alta selectividad inicial hacia LA pero disminuye rápidamente al aumentar la conversión de GLY, siendo este efecto asignado a una probable oxidación superficial del Pd. En cambio, el Au(2%)/CeO2 resultó inicialmente menos selectivo hacia LA, pero con el avance de la reacción la selectividad a este producto fue aumentando. En ambos catalizadores, se observó que la selectividad hacia LA fue mayor cuando la concentración inicial de GLY fue más alta. Además, los rendimientos en el producto deseado, LA, fueron mayores con Au(2%)/CeO2 que con Pd(2%)/CeO2. A partir de estos resultados se estudió el desempeño de los últimos catalizadores mencionados a distintas temperaturas (40°C,60°C,80°C y 100°C). En ambos casos, a mayor temperatura se obtienen mayores cantidades de LA, no ocurre lo mismo con el GLA, que disminuye a mayores temperaturas; ello puede deberse a que la temperatura favorece una de las dos rutas de reacción que se observan en el diagrama propuesto. Y a distintas concentraciones de NaOH, R= 2 y 4, donde R= Gly/NaOH, teniendo en cuenta que reducir dicha cantidad podría hacer que la reacción sea más amigable con etapas futuras donde se utilizan reactores de mayor tamaño. En cuanto a los resultados, en el caso de AuCeO2 se observa que hay mayor diferencia que para el PdCeO2 en las distintas relaciones, conviniendo siempre la que mayor NaOh posee. EN el caso del PdCeO2 es casi imperceptible la diferencia a los 300 min. Decide probarse el desempeño de un catalizador bimetálico Au(1,85%)Pd(0,15%)/CeO2 con los metales que mejores resultados mostraron en las diferentes condiciones empleadas para dicha reacción. También caracterizado por ionización de plasma acoplado inductivamente (ICP). Se observa que no hay grandes diferencias en la obtención de LA y GLA a 300 min, incluso se mantiene por debajo de lo obtenido con catalizadores monometalicos, pero la conversión llega a 100% mucho antes, a los 180min