Orientadores: Mariana Conceição da Costa, António Augusto Martins de Oliveira Soares Vicente

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: Devido à preocupação com as questões ambientais cada vez mais evidentes, alternativas ecologicamente amigáveis vem sendo desenvolvidas com foco na busca por processos e produtos químicos menos agressivos, mais inovadores e sustentáveis. Nesse cenário, duas opções verdes, como os líquidos...

Resumo: Devido à preocupação com as questões ambientais cada vez mais evidentes, alternativas ecologicamente amigáveis vem sendo desenvolvidas com foco na busca por processos e produtos químicos menos agressivos, mais inovadores e sustentáveis. Nesse cenário, duas opções verdes, como os líquidos iônicos (LIs) e o biobutanol, estão atraindo interesse. O primeiro por ser um solvente mais ambientalmente correto que os solventes orgânicos comuns, projetável e mais fácil de ser recuperado e purificado, já o segudo por ser a próxima geração de combustível renovável superior ao etanol. No entanto, obstáculos desafiadores reduzem a viabilidade econômica do processo de produção do biobutanol. Visando um processo mais economicamente viável e sustentável, este estudo investigou líquidos iônicos Próticos (LIPs) baseados em subprodutos de biorrefinaria (ácido acético e ácido butírico) para recuperação de n-butanol. Para isso, usando o método de titulação de ponto de névoa, o equilíbrio líquido-líquido (ELL) de sistemas ternários compostos de água + n-butanol/acetona + LIP foram determiandos experimentalmente e modelados em diferentes temperaturas (293,15 e 323,15) K. Dessa forma, foram determinados 12 sistemas ternários com 6 linhas de amarração para cada sistema além de 6 curvas binodais, e o modelo NRTL foi usado para descrever os dados experimentais. Os LIPs estudados foram o acetato de 2-hidroxietil amônio (HEAA), bis (2-hidroxietil) acetato de amônio (BHEAA), acetato de tris (2-hidroxietil) amônio (THEAA), butirato de 2-hidroxietil amônio (HEAB), bis (2-hidroxietil) amônio butirato (BHEAB), butirato de tris (2-hidroxietil) amônio (THEAB). Estes foram caracterizados quanto ao teor de água, densidade e viscosidade no intervalo de temperatura mencionado. No intervalo de temperatura de 293,15-323,15 K, o aumeto da temperatura provocou a redução nos valores das propriedades termofísicas além da redução na região bifásica dos sistemas contituidos por n-butanol. O aumento da cadeia catiônica foi responsável pelo aumento da densidade, redução da região bifásica dos sistemas compostos por acetona (HEAA>BHEAA>THEAA), e aumento da região bifásica para os sistemas compostos por n-butanol (THEAA>BHEAA>HEAA). Em relação aos ânions, o aumento da sua cadeia alquílica promoveu a redução da região de imiscibilidade (HEAB< BHEAB< THEAB< HEAA< BHEAA< THEAA). Os dados experimentais foram bem correlacionados com o modelo NRTL apresentando RMSD menor que 1,91%. Por apresentarem alta afinidade pela água, esses LIPs foram considerados inadequados como extratores de n-butanol da água. Os cátions de hidroxietilamônios se mostraram uma opção altamente hidrofílica, e os LIPs à base de butirato se apresentaram como a opção mais hidrofóbica entre os LIPs de subproduto ABE estudados

Abstract: Due to the concern with latent environmental issues, ecologically friendly alternatives have been developed focusing on the search for less aggressive, and more innovative and sustainable chemical products and processes. Regarding this, two green options, such as ionic liquids (ILs) and...

Abstract: Due to the concern with latent environmental issues, ecologically friendly alternatives have been developed focusing on the search for less aggressive, and more innovative and sustainable chemical products and processes. Regarding this, two green options, such as ionic liquids (ILs) and biobutanol are attracting widespread interest. The first, as more environmentally friendly solvent than ordinary organic solvents, projectable and easier to be recovered and purified, the second as the next generation of renewable fuel superior to ethanol. However, challenging obstacles reduce the economic viability of the biobutanol production process. Looking forward to a more economically feasible and sustainable process, this study investigated protic ionic liquids (PILs) based on biorefinery by-products (acetic acid and butyric acid) for the recovery of n-butanol. For that, using the mist point titration method, the liquid-liquid equilibrium (LLE) of ternary systems composed of water + n-butanol / acetone + LIP were determined experimentally and modelled at different temperatures (293.15 and 323.15) K. Thus, 12 ternary systems with 6 tie lines each system in addition to 6 binodal curves were determined, and the NRTL model was used to describe the experimental data. The studied PILs were 2-hydroxyethyl ammonium acetate (HEAA), bis (2-hydroxyethyl) ammonium acetate (BHEAA), tris (2-hydroxyethyl) ammonium acetate (THEAA), 2-hydroxyethyl ammonium butyrate (HEAB), bis (2-hydroxyethyl) ammonium butyrate (BHEAB), tris (2-hydroxyethyl) ammonium butyrate (THEAB). These were characterized in terms of water content, density and viscosity in the mentioned temperature range. In the temperature range of 293.15-323.15 K, the increase in temperature caused a reduction in the thermophysical property values in addition to a reduction in the biphasic region of the systems composed of n-butanol. The increase in the cationic chain was responsible for increasing density, reducing the biphasic region of systems composed of acetone (HEAA> BHEAA> THEAA), and increasing the biphasic region for systems composed of n-butanol (THEAA> BHEAA> HEAA). Regarding the anion, the increase in its alkyl chain promoted the reduction of the biphasic region (HEAB)

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