Estudo computacional da purificação do ácido levulínico e prospecção tecnológica de intermediários químicos no contexto da biorrefinaria
Data
2024-07-22
Autores
Nascimento, Leticia Araujo do 
Orientadores
Tovar, Laura Plazas
Tipo
Trabalho de conclusão de curso
Título da Revista
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Resumo
O ácido levulínico é um produto químico renovável com grande potencial para o futuro da indústria química, tanto do ponto de vista econômico quanto ambiental. Sua versatilidade de aplicação e baixa toxicidade o tornam escolha ideal para a produção de uma ampla variedade de produtos, que incluem desde polímeros até medicamentos, alimentos, combustíveis e cosméticos. No entanto, durante o desenvolvimento de seus processos de produção, muitos pesquisadores têm se deparado com problemas relacionados a sua purificação devido a produção indireta de subprodutos como furfural, ácido acético e ácido fórmico formados durante a conversão da biomassa em altas temperaturas. Neste estudo, investigou-se a purificação do ácido levulínico a partir de uma solução contendo hidrolisado lignocelulósico, utilizando a síntese de processos com o objetivo de se alcançar alta pureza. A recuperação obtida através de colunas de destilação em série foi de 98,15% e uma fração molar de 0,99, validando a eficácia desta operação unitária para a purificação e destacando a importância da utilização de abordagens quantitativas e qualitativas para analisar o desempenho deste tipo de sistema. Adicionalmente, a partir da análise de prospecção tecnológica dos produtos derivados do ácido levulínico, tornou-se evidente a predominância de três compostos principais: valerato de etila, γ-valerolactona e metiltetraidrofurano (MTHF), empregados principalmente na indústria de alimentos e bebidas, bem como na produção de produtos químicos e materiais. A diversidade de aplicações e o interesse demonstrado por grandes empresas e instituições acadêmicas ressaltam a versatilidade e importância desses compostos em vários setores industriais.
Levulinic acid is a renewable chemical with great economic and environmental significance and potential applications in polymers, pharmaceuticals, food, fuels, and cosmetics. However, the production of levulinic acid often involves the indirect production of byproducts, such as furfural, acetic acid, and formic acid, which can pose purification challenges. This study aimed to investigate the purification of levulinic acid from a solution containing lignocellulosic hydrolysate using process synthesis with the goal of achieving high purity. The results of this study showed that serial distillation columns could achieve a recovery of 98.15% with a molar fraction of 0.99, demonstrating the effectiveness of this unit operation for purification. Furthermore, the technological prospecting analysis of products derived from levulinic acid revealed the predominance of three main compounds: ethyl valerate, γ-valerolactone, and methyltetrahydrofuran (MTHF), which are widely used in the food and beverage industry, as well as in the production of chemicals and materials. The widespread interest and diversity of applications demonstrated by large companies and academic institutions underscore the versatility and importance of these compounds in various industrial sectors.
Levulinic acid is a renewable chemical with great economic and environmental significance and potential applications in polymers, pharmaceuticals, food, fuels, and cosmetics. However, the production of levulinic acid often involves the indirect production of byproducts, such as furfural, acetic acid, and formic acid, which can pose purification challenges. This study aimed to investigate the purification of levulinic acid from a solution containing lignocellulosic hydrolysate using process synthesis with the goal of achieving high purity. The results of this study showed that serial distillation columns could achieve a recovery of 98.15% with a molar fraction of 0.99, demonstrating the effectiveness of this unit operation for purification. Furthermore, the technological prospecting analysis of products derived from levulinic acid revealed the predominance of three main compounds: ethyl valerate, γ-valerolactone, and methyltetrahydrofuran (MTHF), which are widely used in the food and beverage industry, as well as in the production of chemicals and materials. The widespread interest and diversity of applications demonstrated by large companies and academic institutions underscore the versatility and importance of these compounds in various industrial sectors.