Valorização sustentável dos resíduos do óleo de candeia por hidrogenação catalítica

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Dissertação de mestrado

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Membros da banca

Guilherme Ferreira de Lima
Maíra dos Santos Costa

Resumo

O presente trabalho visa a transformação de um resíduo da cadeia produtiva da candeia (Eremanthus erythropappus (DC) MacLeish), aplicando os conceitos de economia circular na produção da candeia através da utilização da catálise heterogênea em processos de hidrogenação. O resíduo cedido pela empresa Citróleo foi caracterizado por técnicas de cromatografia, infravermelho e ressonância magnética nuclear, sendo identificados sesquiterpenos não oxigenados, -bisabolol e metileugenol em sua composição. Houve a tentativa de fracionamento desse resíduo por meio de uma cromatografia em coluna e por extração líquido-líquido, gerando uma fração polar e outra apolar para cada um dos métodos de extração e a eficácia de cada um deles foi avaliada. A mistura de compostos foi submetida a processos de hidrogenação utilizando catalisador comercial de paládio suportado em carvão ativado onde foram avaliados parâmetros como temperatura, massa de catalisador, tempo de reação e pressão de hidrogênio na hidrogenação. Em um processo de hidrogenação típico foram utilizados 100 °C, 25 mg de catalisador, 20 horas de reação e 10 atm de hidrogênio, não sendo necessário o uso de solvente para essa reação. Para essas condições, foram obtidas elevadas conversões (98%) e seletividade para o grupo de produtos hidrocarbonetos saturados, hidrocarbonetos aromáticos e compostos oxigenados de 49, 12 e 19%, respectivamente. O produto de hidrogenação foi fracionado da mesma forma que o substrato inicial para serem realizados testes de citotoxicidade com o terpeno candeia e com o produto. A citotoxicidade observada na concentração de 51,9 mg mL-1 para o terpeno candeia não é observada no produto de hidrogenação, que não apresenta citotoxicidade para as concentrações testadas.

Abstract

This study aims to transform a residue from the candeia (Eremanthus erythropappus (DC) MacLeish), applying circular economy concepts in the production chain through the use of heterogeneous catalysis in hydrogenation processes. The residue provided by the company Citróleo, was characterized using chromatography, infrared, and nuclear magnetic resonance techniques, identifying non-oxygenated sesquiterpenes, α-bisabolol, and methyl eugenol in its composition. An attempt was made to fractionate this residue through column chromatography and liquid-liquid extraction, generating a polar and an apolar fraction for each extraction method, and the effectiveness of each was evaluated. The mixture of compounds was subjected to hydrogenation processes using a commercial palladium catalyst supported on activated carbon, where parameters such as temperature, catalyst mass, reaction time, and hydrogen pressure were evaluated. In a typical reaction were used 2 mL of the residue 100 °C, 25 mg of catalyst, 20 hours of reaction, and 10 atm of hydrogen, without the need for solvent. Under these conditions, high conversions (98%) and selectivity for alkanes, aromatic hydrocarbons, and oxygenated compounds were obtained, at 49, 12, and 19%, respectively. The hydrogenation product was fractionated in the same way as the initial substrate, and cytotoxicity tests were performed. It is noted that after the hydrogenation process, the candeia terpene loses the cytotoxicity observed at a concentration of 51,9 mg mL-1 and no longer exhibits toxicity at the tested concentrations.

Assunto

Química inorgânica, Hidrogenação, Essências e óleos essenciais, Terpenios, Catalisadores de paládio, Hidrocarbonetos policíclicos aromáticos, Resíduos vegetais, Fourier, Espectroscopia por transformada de, Ressonância magnética nuclear, Cromatografia de gás, Espectrometria de massa, Biocombustíveis

Palavras-chave

Candeia, Eremanthus erythropappus, Resíduo, Catálise, Economia circular

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