A converso de poliis em olefinas: uma proposta atraente para o problema da superproduo de glicerina

G

randes esforos tm sido feitos para encontrar usos em larga escala e

para agregar valor a glicerina ou glicerol, um co-produto da fabricao de biodiesel (ver Quadro 1). Os pesquisadores Robert Bergman e Jonathan Ellman do Departamento de Qumica da Universidade da Califrnia em Berkeley, nos Estados Unidos, em colaborao com Elena Arceo (bolsista Fulbright da Espanha) e Peter Marsden (estudante da UC Berkeley), ao revisitarem uma reao qumica publicada h algumas dcadas, desenvolveram um procedimento brando e relativamente barato para transformar glicerina em propenol, um lcool allico amplamente utilizado pela indstria qumica. A transformao de glicerina em propenol uma reao de desoxigenao. Consiste no tratamento de glicerina com cido frmico uma substncia presente no veneno das formigas. O cido frmico, disse Bergman, converte a glicerina em lcool allico, hoje usado como material de partida para a produo de polmeros, frmacos, herbicidas, pesticidas e outros produtos qumicos (Figura 1).

Figura 1. cido frmico e lcool allico (propenol) O lcool allico vem sendo produzido a partir da oxidao de derivados do petrleo. Atualmente cerca de 5% da produo mundial de petrleo usada para fabricar insumos para a indstria qumica. Se estes insumos puderem ser produzidos a partir da biomassa, eles se tornaro renovveis e sua produo resultar em menor impacto ambiental, afirmou Ellman.

Figura 2. Viso global da aplicao da desoxigenao de poliis, que viabiliza o uso de biomassa para a produo de matria-prima para a petroqumica.[Adaptado da figura de Elena Arceo, disponvel em ]

A biomassa tem atrado ateno de cientistas e engenheiros em todo mundo, no s porque pode ser transformada em biocombustveis, mas tambm devido a seu imenso potencial como matria-prima para a indstria qumica. A substituio de insumos petroqumicos por insumos oriundos da biomassa traz a vantagem de estes serem renovveis e biodegradveis. Do ponto de vista qumico, diferentemente do processo de produo de insumos a partir do petrleo, normalmente feitos por oxidao, os insumos da biomassa requerem reduo do material de partida, ou seja, a remoo de tomos de oxignio. A reao de desoxigenao usando cido frmico, j havia sido descrita na literatura, porm ocorria em baixo rendimento, devido, principalmente, a combusto no seletiva da glicerina, que levava a uma mistura de produtos inseparveis. Os pesquisadores, ao re-estudarem a reao, perceberam que realizando-a em atmosfera inerte poderiam obter timos resultados. Assim, tratando o glicerol com cido frmico, ao mesmo tempo em que mantiveram uma corrente de nitrognio sobre a mistura reacional, Bergman e Ellman eliminaram a carbonizao. Alm de proteger o lcool allico produzido, evitando sua oxidao, a atmosfera de nitrognio tambm facilitou a destilao do lcool. A reao realizada desta maneira mostrou bom rendimento (80%) e maior seletividade. A tcnica de desoxigenao mediada pelo cido frmico, desenvolvida por Bergman e Ellman em patente publicada em julho de 2008, tambm pode ser

usada para converter carboidratos, bem como outros compostos polihidroxilados presentes na biomassa, em insumos para a indstria qumica (olefinas), atualmente oriundos do petrleo. A tcnica tambm pode ser til para a converso de biomassa em combustvel lquido. Nossos resultados preliminares com poliis derivados de biomassa sugerem que a reao de compostos poli-hidroxilados com cido frmico pode ser uma alternativa valiosa para a produo de substncias com baixo teor de oxignio. Entretanto, ampliar esta tcnica de modo que derivados da biomassa sejam competitivos com os derivados de petrleo ser um grande desafio para os engenheiros, disse Bergman. E, ainda, segundo Ellman: O scale-up da tcnica para a escala industrial ir requerer esforos de laboratrios acadmicos e industriais, mas se formos capazes de fazer isto, poderemos proteger a atmosfera de maiores danos e ao mesmo tempo diminuir os nveis atuais de dixido de carbono".

Quadro 1. A viabilizao comercial do biodiesel depende de solues para a superproduo de glicerinaSegundo o Prof. Claudio A. J. Mota e colaboradores (Ver: Quim. Nova, 2009, 32, 639), o diesel comercializado no Brasil passou a conter, obrigatoriamente, 3% de biodiesel (B3) a partir de 2008, e este percentual deve elevar-se a 5% (B5). Se, por um lado, estas aes colocam nosso pas na vanguarda do uso de combustveis alternativos no planeta, elas tambm reforam a necessidade de se encontrar utilizaes comerciais para os co-produtos de produo do biodiesel, como a glicerina. Para cada 90 m3 de biodiesel produzidos por transesterificao so gerados, aproximadamente, 10 m3 de glicerina. Projees mostram uma produo de cerca de 100 mil toneladas de glicerina por ano com a entrada do B3 em 2008 e cerca de 250 mil toneladas a cada ano, com a introduo do B5. Estes valores so muito superiores ao consumo e produo nacional atuais, estimados em cerca de 30 mil toneladas anuais.