BR102012027339A2 - Processo para síntese direta de ácido lático - Google Patents

Abstract

PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO. A presente invenção trata de um processo para obtenção de ácido lático, em uma única etapa, por oxidação direta em meio aquoso do 1,2-propanodiol em presença de mistura de catalisadores heterogêneos, em conições de baixa temperatura e baixa pressão. A reação ocorre em presença de oxigênio e de uma mistura de catalisadores heterogêneos, que compreende: um primeiro castalisador de metal nobre suportado em óxido metálico, e, um segundo catalisador sólido básico. A mistura de catalisadores é facilmente recuperador por filtração, ao final do processo, para ser reutilizada. O ácido lático é obtido diretamente, com seletividade entre 50% e 97%.

Description

PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção trata de um processo para obtenção de ácido lático, em uma única etapa, por oxidação direta em meio aquoso do 1,2-propanodiol em presença de mistura de catalisadores heterogêneos. Mais particularmente, o processo se refere à síntese de ácido lático por oxidação direta em condições de baixa temperatura e baixa pressão, em presença de mistura física de catalisadores heterogêneos, sendo um primeiro catalisador à base de metal nobre suportado em óxido metálico e um segundo catalisador básico.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Com o aumento mundial da produção de biodiesel, um grande número de pesquisas tem sido desenvolvido com o objetivo de absorver o excesso de glicerina disponibilizado no mercado, cerca de 10% da produção total de biodiesel, o que reduz seu valor econômico, e, ao mesmo tempo, gerar novos produtos com maior valor agregado.

Numa primeira fase, produtos como o 1,2-propanodiol podem ser obtidos a partir da glicerina. Esta matéria-prima, disponibilizada também em abundância, tornou-se importante para obtenção de produtos químicos de grande interesse na atualidade. O ácido lático é um importante insumo para a indústria química atual sendo extensamente consumido em diferentes setores industriais. Na indústria alimentícia encontra aplicação na fabricação de vários produtos, como, por exemplo, iogurte e queijo. Na indústria de cosméticos é usado como umectante; na indústria têxtil, como mordente, e, para o curtimento de couro. A indústria petroquímica moderna, atualmente desafiada a buscar caminhos sustentáveis e disponibilizar produtos verdes e de baixo impacto ambiental, aponta o ácido lático como um dos insumos importantes para a produção de materiais biodegradáveis, particularmente na obtenção de poli(ácido lático) - PLA. O PLA é um polímero biodegradável, compostável e biocompatível, com uma vasta gama de aplicações. Além de sua bem estabelecida utilização na área médica, seu emprego em embalagens plásticas tem recebido atenção crescente, pois, sendo considerado um polímero verde, minimiza os impactos ao meio ambiente. O ácido lático pode ser produzido por diferentes rotas, sendo exemplo de um processo clássico de produção, o que tem por base a reação entre acetaldeído e ácido cianídrico seguido pela etapa de hidrólise com ácido sulfúrico, ou ainda, pela reação do monóxido de carbono com formaldeído em água sob altas pressões usando ácido fluorídrico como catalisador. Essas rotas de síntese utilizam produtos de elevada periculosidade e toxidez, ocorrem em meio homogêneo, geram resíduos líquidos poluentes causadores de forte impacto ambiental, constituindo processos de custo elevado. Por conseqüência, o ácido lático é hoje comercialmente fabricado a partir da fermentação de açúcares.

Entretanto, os processos fermentativos ou bioquímicos apresentam desvantagens por serem demorados e de custo bastante elevado, uma vez que empregam microorganismos complexos que exigem cuidados especiais para seu crescimento, desenvolvimento e manutenção, equipamentos de grande volume, que oneram significativamente o custo de produção. O ácido lático pode também ser obtido pela transformação química de outras fontes. A literatura técnica acadêmica, por exemplo, apresenta um processo onde a glicerina é utilizada em uma reação que ocorre em meio alcalino, em fase homogênea e sob condições hidrotérmicas [H. Kishida, F. Jin, Z. Zhou, T. Moriya, H. Enomoto, Chem. Lett. 34 (2005) 1560-1561]. Embora os rendimentos de ácido lático atinjam cerca de 90%, as reações ocorrem em temperaturas muito altas, em torno de 300°C, e pressões bastante elevadas. Além disso, o produto final obtido é o sal derivado do ácido lático, lactato, em função da adição de solução alcalina ao meio reacional. Dessa forma, a etapa de hidrólise com um ácido inorgânico ao final da síntese é obrigatória para obtenção do ácido lático livre. Essas condições conduzem a processos de alto custo, pois, além do alto gasto com energia, exigem equipamentos construídos com materiais especiais, a fim de evitar a corrosão dos reatores, decorrente da elevada concentração de hidróxido.

Reações de oxidação seletiva da hidroxila primária do 1.2- propanodiol a ácido lático em meio aquoso utilizando um catalisador heterogêneo também têm sido reportadas na literatura [M. Hong, N. Xin, C. JiaYing, C. Chen, G. Jin, M. Hong, X. Jie, Sei. China Chem., 53 (2010) 1497-1501]. Nesse processo, os autores descrevem o uso de catalisadores de ouro suportados em Mg(OH)2, que levam a 94,4% de conversão de 1,2-propanodiol, 89,3% de seletividade a ácido lático, resultando em 84,3% de rendimento ao ácido após 6 horas de reação. Todavia, nesse processo há também a necessidade da adição de uma solução de NaOH, levando, portanto ao sal do ácido lático como produto final. Os autores descrevem o uso de uma razão molar entre NaOH e 1.2- propanodiol igual a 2 e o processo ocorre em temperatura bastante elevada (600°C), e pressões acima da atmosférica, sendo descrito o uso de pressão parcial de 02 da ordem de 3 bar.

Outros trabalhos na literatura científica também descrevem a oxidação de dióis, focando, essencialmente, na aplicação de catalisadores metálicos à base de ouro, em temperaturas da ordem de 70°C a 90°C, sob pressão entre 2 bar e 3 bar de oxigênio puro e adição de base para manter o pH constante. Os rendimentos de ácido lático ficam sempre na faixa entre 5% e 64% e, eventualmente, esse desempenho é motivo de comparação com sistemas à base de platina ou paládio suportados em carvão ativo [S. Demirel, P. Jern, M. Lucas, P. Claus, Catai. Today 122 (2007) 292-300; L. Prati, M. Rossi, J. Catai. 176 (1998) 552-560; C.

Bianchi, F. Porta, L. Prati, M. Rossi, Top. Catai. 13 (2000) 231-236]. O documento de patente CN 101225041 ensina um processo que utiliza catalisadores de ouro sobre diferentes suportes e adição de NaOH ou KOH para controle do pH em 10. É possível obter ácido lático, porém, apresenta rendimentos muito baixos nas condições especificadas, variando na faixa entre 9,7% e 32% e atingindo, no máximo, 81% de conversão de glicerina. O ácido lático não é obtido diretamente, na forma livre, sendo necessárias etapas seguidas de hidrólise para produção do ácido, gerando, à semelhança dos processos fermentativos, resíduos sólidos a serem descartados. O documento de patente EP 2 184 270 apresenta um processo para produção de ácido lático a partir de gliceraldeído utilizando como catalisador a zeólita ácida beta contendo estanho na estrutura. O processo também permite obter os ésteres correspondentes utilizando o solvente adequado. Assim, para obter lactato de metila, deve-se utilizar metanol como solvente. É obtida uma seletividade de 16% em lactato de metila a partir de gliceraldeído na presença de catalisador Sn-BETA a 100°C durante 20 horas sob pressão de argônio de 20 bar e usando como solvente o metanol. Nesse processo, não é adicionada nenhuma base ou solução alcalina para controle de pH, porém, deve ser considerado o fato de a reação ser processada em atmosfera inerte (argônio) sob pressões bastante elevadas.

Em um artigo recente [A. Tsuji, K.T.V. Rao, S. Nishimura, A. Takagaki, K. Ebitani, ChemSusChem, 4 (2011) 542-548], é reportado o emprego de reações de oxidação seletiva da hidroxila primária do glicerol ou do 1,2-propanodiol a ácido glicérico e ácido lático, respectivamente, em meio aquoso empregando condições brandas de temperatura e fluxo de oxigênio puro, sem adição de base. Para tanto, são empregados catalisadores Pt/hidrotalcita com diferentes razões Mg/AI, mas com teores de platina extremamente elevados, superiores a 35% em peso. No caso da oxidação do 1,2-propanodiol, após 6 horas de reação é obtida seletividade a ácido lático de 70% e conversão do diol em torno de 65%, o que proporciona um rendimento em ácido lático de 45,5%.

Na maioria dos processos do estado da técnica com uso de catalisador heterogêneo faz-se obrigatório o controle do pH do meio reacional pela adição contínua de uma solução alcalina. Essa operação não permite a produção direta de ácido lático, mas sim do seu respectivo sal, um lactato.

Este fato constitui uma desvantagem importante, visto que, à semelhança dos processos fermentativos, o lactato obrigatoriamente produzido deve ser hidrolizado pela adição de um ácido inorgânico em uma operação subseqüente. Nesta etapa, é gerada uma grande quantidade de resíduo sólido, que deve ser separado e descartado, assim como ocorre nos processos biológicos. Além do impacto ambiental, a necessidade de várias etapas para obtenção do ácido lático aumenta a complexidade do processo, e, consequentemente, seu custo.

Como poderá ser constatado, com base na descrição da presente invenção que se fará a seguir, a obtenção de ácido lático ocorre em uma única etapa, eliminando a operação de adição de soluções alcalinas, onde não há necessidade de controle de pH, a formação de resíduos sólidos é suprimida e, consequentemente, nenhuma etapa adicional de separação, tratamento e descarte do resíduo sólido faz-se necessária. Essas várias vantagens que se apresentam proporcionam uma redução dos custos do processo e a mitigação de impactos ambientais, estabelecendo um processo ambientalmente amigável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO A invenção trata de um processo para síntese direta de ácido lático, realizada em uma única etapa, por meio de oxidação seletiva de 1,2-propanodiol em presença de catalisador heterogêneo. A reação ocorre em presença de oxigênio e de uma mistura de catalisadores heterogêneos, que compreende: um primeiro catalisador de metal nobre suportado em óxido metálico, e, um segundo catalisador sólido básico. A oxidação seletiva do grupo hidroxila do carbono primário do 1,2-propanodiol ocorre em temperaturas na faixa de 30°C a 100°C, pressão atmosférica ou autógena, sem a necessidade da adição de qualquer base ou solução alcalina. A mistura de catalisadores é facilmente recuperada por filtração, ao final do processo, para ser reutilizada. O ácido lático é obtido diretamente, com seletividade entre 50% e 97%.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO O processo passará a ser descrito com mais detalhes e ilustrado por meio de Exemplos para que possa ser mais bem compreendido e avaliado. Cabe ressaltar, todavia, que tais exemplos possuem caráter meramente ilustrativo e não devem ser considerados como limitantes da invenção.

Conforme mencionado anteriormente, o processo da invenção trata da síntese de ácido lático por oxidação direta de 1,2-propanodiol em condições de baixa temperatura e baixa pressão, em presença de mistura física de catalisadores heterogêneos, sendo um primeiro catalisador à base de metal nobre suportado em óxido metálico, e, um segundo catalisador, de caráter básico. Sob tais condições é possível obter o ácido lático diretamente, com seletividade entre 50% e 97%, e, rendimento de 25% ou mais, com a vantagem de exigir pouca complexidade e empregar menor gasto energético que o praticado em processos conhecidos, possibilitando o uso de equipamentos já instalados, e normalmente encontrados em plantas industriais. O processo pode ser conduzido em regime contínuo, semicontínuo, semibatelada ou uma combinação desses, tanto em fase gasosa, quanto em fase líquida.

De acordo com o processo da invenção para síntese direta de ácido lático, utiliza-se uma corrente gasosa selecionada entre: ar, oxigênio puro ou mistura de ambos, a qual é adicionada em um reator equipado com sistema de borbulhamento, contendo uma solução aquosa 0,2 M de 1,2-propanodiol à pressão atmosférica. Este reator contém, ainda, uma mistura de catalisadores sólidos, para converter o 1,2-propanodiol, em presença de oxigênio, em ácido lático preferencialmente, sendo um primeiro catalisador à base de metal nobre suportado em óxido metálico, e, um segundo catalisador, de caráter básico.

De acordo com o processo da presente invenção o 1,2-propanodiol é convertido em ácido lático por meio da reação de oxidação da hidroxila do carbono primário da molécula do diol, e compreende as seguintes etapas: - obter um primeiro catalisador metálico, por impregnação ou por deposição-precipitação de um precursor do metal nobre capaz de se decompor formando o óxido correspondente em um suporte, e em seguida ativar o referido primeiro catalisador metálico por meio de redução sob fluxo de hidrogênio na vazão de 50 mL min'1 a 350°C por 2 horas; - alimentar um reator, mantido com agitação mecânica e sob refluxo, com uma solução aquosa de 1,2-propanodiol em diferentes concentrações, a partir de 0,05 M até o substrato puro, e com a mistura física do referido primeiro catalisador metálico com um segundo catalisador de caráter básico, o qual compreende um óxido metálico básico obtido por meio da decomposição térmica de um sal do metal; - aquecer os reagentes na temperatura compreendida entre 30°C e 100°C, sob agitação com velocidade, entre 200 rpm e 2000 rpm, e com passagem de um fluxo de oxigênio, ar ou mistura de ambos no meio reacional, na faixa entre 30 mL min'1 e 60 mL min'1, com pressão autógena entre 1 bar e 5 bar; - manter as condições operacionais durante aproximadamente 6 horas e separar os produtos obtidos, removendo a mistura de catalisadores heterogêneos por filtração, e separando o ácido lático da fase aquosa, por destilação, obtendo-se seletividade entre 50% e 97%, e rendimento de 25%.

No que se refere ao primeiro catalisador metálico, em uma modalidade da presente invenção, emprega-se um catalisador de oxidação que compreende um dos metais, ou combinação de metais, suportado em um óxido metálico puro, em uma mistura de óxidos metálicos ou em alumino-silicatos com estrutura zeolítica. Seleciona-se o metal entre Pt, Cu, Pd, Au, Ru, Rh, Ir, ou combinação destes, sendo preferidos Pt e Pd.

Nesta modalidade a impregnação do catalisador é realizada a partir de um sal precursor de platina selecionado entre H2Pt(OH)6, Pt(N03)4, Pt(NH3)4(N03)2, Pt(NH3)4(OH)2, PtCI4, Pt(NH4)2CI4, Pt(NH4)2CI6, Pt(C5H702)2 ou qualquer outro composto que se decomponha formando Pt02. Preferencialmente, utiliza-se uma solução do ácido hexacloroplatínico (H2PtCI6).

Em outra modalidade da invenção pode ser utilizado um catalisador comercial de platina suportada em alumina, Pt/Al203, com 5% p/p de Pt previamente reduzida.

Quanto ao segundo catalisador básico, em uma modalidade desta invenção, emprega-se como segundo catalisador heterogêneo, esse catalisador básico que compreende um óxido básico simples, ou um óxido básico duplo, ou ainda um hidróxido simples ou um hidróxido duplo, com uma superfície específica compreendida na faixa entre 10 m2g'1 e 800 m2g~1, podendo conter Al, Zn, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba ou combinação destes. Preferencialmente são empregados os óxidos de magnésio, cálcio e bário.

Assim, antes de dar início ao processo de síntese direta do ácido lático, os catalisadores são preparados segundo técnicas conhecidas pelos especialistas da área. A- Preparação do primeiro catalisador - metálico Prepara-se o primeiro catalisador metálico por impregnação úmida, seca ou por deposição-precipitação em um suporte, com uma solução do precursor do metal, seguida de uma etapa de calcinação. A solução de precursor é selecionada entre: hidróxidos, nitratos, cloretos, sulfatos, acetatos e acetilacetonatos metálicos, ou outro composto que se decomponha formando o oxido metálico correspondente após a calcinação. Seleciona-se o metal entre Pt, Cu, Pd, Au, Ru, Rh, Ir, ou combinação destes, sendo preferidos Pt e Pd. O teor de metal nobre no catalisador varia numa faixa entre 0,01% e 10%, preferencialmente entre 0,1% p/p e 5% p/p. O suporte deve possuir superfície específica alta o suficiente para garantir boa dispersão do metal, variando entre 50 m2g'1 e 1000 m2g'1. Seleciona-se o suporte entre gama-AI203, Ti02, Si02 e Zr02, Nb205, Ce02, MgO, ZSM-5, MCM-41, ou combinação destes, preferencial mente Al203, Ti02 Si02 e Zr02. B- Preparação do segundo catalisador - básico Prepara-se o catalisador básico por decomposição térmica, precipitação ou co-precipitação a partir de nitratos, cloretos, sulfatos, acetatos e acetilacetonatos metálicos, puros ou em solução, dependendo do método escolhido, ou outro composto que sofra precipitação em pH alcalino pela presença de um agente precipitante selecionado entre: hidróxidos, carbonatos, bicarbonatos e uréia. A precipitação é realizada a pH constante ou não, levando à formação de um precipitado composto por um carbonato, bicarbonato ou hidróxido metálico, que é separado por filtração. O precipitado filtrado é calcinado à temperatura superior a 300°C para formar um óxido simples ou duplo ou mistura de óxidos.

Uma vantagem da presente invenção é que a redução do primeiro catalisador metálico pode ser conduzida “ex-situ” em temperaturas entre 200°C e 500°C, ou “in-situ” na faixa de temperatura entre 30°C e 100°C.

Neste caso, o catalisador é adicionado à solução de 1,2-propanodiol mantida sob agitação. Alternativamente, a redução ainda pode ser realizada seqüencialmente, “ex-situ” ou “in-situ” nas mesmas faixas de temperatura descritas. O catalisador final utilizado no processo compreende duas partes, formadas pela mistura física do primeiro catalisador metálico e do segundo catalisador básico, com uma proporção entre massa de catalisador metálico e massa de catalisador básico variando entre 0,5 e 6,0, preferencialmente entre 0,6 e 4,5.

Em uma modalidade desta invenção, o reator é alimentado com a mistura de um catalisador de Pt/Al203, com 5% p/p de Pt previamente reduzido e, simultaneamente, com um catalisador básico, tal como MgO, na proporção mássica entre os catalisadores de 0,625. A síntese do ácido lático por oxidação direta do 1,2-propanodiol, em uma única etapa, é conduzida em um reator, equipado com um sistema de refluxo, utilizando-se como reagentes 1,2-propanodiol puro ou em solução aquosa em diferentes concentrações, a partir de 0,05 M, e a mistura física de catalisadores em quantidades que satisfaçam a proporção entre catalisador metálico e 1,2-propanodiol na faixa entre 1:4 p/p a 1:20 p/p, numa temperatura selecionada na faixa entre 30°C e 100°C, pressão autógena entre 1 bar e 5 bar, sob agitação na faixa entre 200 rpm e 2000 rpm. O oxigênio é adicionado ao reator em uma faixa de vazão entre 10 ml_ min"1 e 100 mL min'1 de ar, de oxigênio puro ou de mistura de ar enriquecida em oxigênio, mistura esta obtida via membranas seletivas ou outra tecnologia adequada. O ácido lático é formado em uma única etapa em concentrações expressivas, se comparado aos outros subprodutos. A seletividade do catalisador a ácido lático varia entre 50% e 97% durante todo o período de reação. Outros produtos detectados no meio reacional são o ácido pirúvico e o acetol.

EXEMPLOS O desempenho dos catalisadores preparados é avaliado em experimentos realizados em laboratório, em um reator equipado com agitador e sistema para borbulhamento, conforme mencionado anteriormente, seguindo-se o seguinte procedimento: a) utiliza-se como matéria-prima uma solução aquosa de 1,2-propanodiol com concentração a partir de 0,05 M, e uma vazão de ar sintético (20% de 02 em N2 v/v) na faixa entre 10 mL min'1 e 100 mL min"1. b) permite-se que a temperatura de reação varie na faixa compreendida entre 30°C e 80°C, e a pressão de reação, no intervalo entre 1 bar e 5 bar, a agitação mecânica é mantida entre 500 rpm e 2000 rpm. c) alíquotas da solução reacional são retiradas a cada 30 minutos e analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência, após filtração para separação da mistura física de catalisadores. EXEMPLO 1 1a etapa - Preparação do primeiro catalisador metálico Um catalisador metálico de platina sobre alumina contendo 5% p/p de platina é preparado por impregnação úmida utilizando-se uma alumina comercial como suporte e o sal precursor do metal, ácido hexacloroplatínico. A alumina comercial é submetida à calcinação a uma taxa de aquecimento de 10°C min'1, em temperatura que varia entre ambiente e 500°C, mantendo-se a temperatura final por 4 horas.

Posteriormente, o ácido hexacloroplatínico (H2PtCI6) é solubilizado em água na proporção adequada para a obtenção de um teor de platina igual a 5% e adicionado ao suporte já calcinado, mantendo-se essa suspensão sob agitação por 1 hora à temperatura ambiente. A seguir, é feita a secagem a vácuo (0,4mmHg) do material a 80°C. O sólido obtido permanece em estufa a 100°C por 12 horas, e, então, calcinado a 500°C por 4 horas, sendo utilizada uma taxa de aquecimento de 10°C min'1 e fluxo de ar sintético com vazão de 60 mL min"1. O catalisador metálico de platina sobre alumina contendo 5% p/p de Platina, é ativado pelo aquecimento desde a temperatura ambiente até 350°C, com uma taxa de aquecimento de 10°C min'1, mantido por 2 horas a 350°C e utilizando uma corrente de hidrogênio puro na vazão de 50 mL.min"1. 2a etapa - Seleção do segundo catalisador básico Para a realização dos experimentos, foram utilizados como segundo catalisador básico, óxidos simples de magnésio e de cálcio. 3a etapa - Síntese direta do ácido lático A reação de oxidação é conduzida utilizando uma solução aquosa de 1,2-propanodiol com concentração de 0,2 ?. O primeiro catalisador metálico de platina contendo 5% p/p de platina e um segundo catalisador básico constituído de um óxido metálico simples são empregados na forma de uma mistura física cuja razão mássica é de 0,625. A mistura de catalisadores é transferida para o reator contendo água e um fluxo de 50 mL min'1 de nitrogênio, admitido ao reator para promover sua inertização. Durante a inertização, o reator é aquecido até 40°C e mantido nessa mesma temperatura durante toda a reação. A solução aquosa (0,2 M) de 1,2-propanodiol é adicionada ao reator, com agitação mecânica mantida em rotação de 1000 rpm; um fluxo de 30 mL.min'1 de ar é borbulhado, considerando-se este o ponto de partida de reação. O tempo total de reação foi de 6 horas e ao longo do experimento foram retiradas amostras em intervalos regulares de 30 minutos. Todas as amostras recolhidas foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).

Os resultados mais representativos de conversão, seletividade e rendimento a ácido lático relacionados aos óxidos simples utilizados são mostrados na Tabela 1 abaixo: EXEMPLO 2 Experimentos semelhantes foram realizados nas mesmas condições do exemplo anterior e utilizando um catalisador heterogêneo formado pela mistura de um primeiro catalisador metálico contendo 5% p/p de platina, preparado conforme descrito no Exemplo 1, com um segundo catalisador básico de óxido de magnésio (MgO), visando determinar a influência da razão mássica entre os catalisadores sobre a conversão, seletividade e rendimento a ácido lático.

Como no exemplo anterior, amostras foram retiradas em intervalos regulares de 30 minutos e o tempo total de reação foi de 6 horas. Todas as amostras recolhidas foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC).

Os resultados mais representativos de conversão, seletividade e rendimento a ácido lático da faixa de razões mássicas catalisador metálico/catalisador básico são apresentados na Tabela 2 a seguir. EXEMPLO 3 Neste exemplo a reação de oxidação foi conduzida utilizando uma solução aquosa de 1,2-propanodiol com concentração de 0,2 M. Tais experimentos foram conduzidos em um reator, sob-refluxo, contendo um agitador mecânico e um sistema para borbulhamento de gases. O primeiro catalisador metálico foi um catalisador contendo 5% p/p de platina, preparado conforme descrito no Exemplo 1, e, o segundo catalisador básico, um hidróxido duplo lamelar. Os catalisadores metálico e básico foram utilizados na forma de uma mistura física com razão mássica igual a 1. A mistura de catalisadores foi transferida para o reator contendo 100 mL de água e um fluxo de 50 mL min'1 de nitrogênio, admitido ao reator para promover sua inertização. Durante a inertização, o reator foi aquecido até 40°C e mantido nesta mesma temperatura durante toda a reação. Foi introduzida no reator a solução aquosa de 1,2-propanodiol (0,2 M) e admitido um fluxo de 30 mL min'1 de ar borbulhado, início da reação. A agitação mecânica foi mantida em velocidade de 1000 rpm.

Ao longo do experimento foram retiradas amostras em intervalos regulares de 30 minutos e o tempo total de reação foi de 6 horas. Todas as amostras recolhidas foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), sendo os resultados de conversão, seletividade e rendimento mais representativos dos hidróxidos duplos lamelares reivindicados apresentados na Tabela 3 a seguir: EXEMPLO 4 Como nos Exemplos anteriores, as reações de oxidação foram conduzidas utilizando uma solução aquosa de 1,2-propanodiol, 0,2 M, em reator provido com refluxo, agitador mecânico e um sistema para borbulhamento de gases. O primeiro catalisador metálico foi um catalisador contendo 5% p/p de platina preparado conforme descrito no Exemplo 1, e o segundo catalisador básico um hidróxido duplo lamelar contendo magnésio e alumínio com razão mássica Mg/AI igual a 3. O catalisador final foi utilizado na forma de uma mistura física. A mistura de catalisadores foi transferida para o reator contendo 100 mL de água e um fluxo de 50 mL min"1 de nitrogênio admitido ao reator para promover sua inertização. Durante a inertização, o reator foi aquecido e mantido a 40°C de temperatura durante toda a reação. A solução aquosa de 1,2-propanodiol (0,2 M) foi a seguir introduzida no reator e então admitido um fluxo de 30 mL min"1 de ar pelo borbulhador, iniciando a reação, com a agitação mecânica sendo mantida em velocidade de 1000 rpm. O tempo total de reação foi de 6 horas e ao longo do experimento foram retiradas amostras em intervalos regulares de 30 minutos.

Todas as amostras recolhidas foram analisadas por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), sendo os resultados de conversão, seletividade e rendimento mais representativos, da faixa de razões mássicas catalisador metálico/catalisador básico apresentados na Tabela 4 a seguir: A invenção aqui descrita com referência sendo feita à suas concretizações preferidas. Deve, entretanto, ficar claro, que a invenção não está limitada a essas concretizações, e aqueles com habilidades na técnica irão imediatamente perceber que alterações e substituições podem ser adotadas sem fugir ao conceito inventivo aqui descrito.

Claims (11)

1- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, caracterizado por compreender as seguintes etapas: - obter um primeiro catalisador metálico, a partir de um precursor de metal nobre capaz de se decompor formando o óxido correspondente em um suporte, em seguida ativar o referido primeiro catalisador metálico por meio de redução sob fluxo de hidrogênio na vazão de 50 ml_ min'1 a 350°C por 2 horas; - alimentar um reator, equipado com um sistema de refluxo e agitação mecânica, com uma solução de 1,2-propanodiol em diferentes concentrações e com a mistura física do referido primeiro catalisador metálico com um segundo catalisador básico, o qual compreende um óxido básico obtido por meio de decomposição térmica; - fazer reagir os materiais por meio de aquecimento, mantido em uma faixa compreendida entre 30°C e 100°C, sob agitação em uma velocidade compreendida em uma faixa entre 200 rpm e 2000 rpm, com borbulhamento de oxigênio, ar ou mistura de ambos, com pressão autógena entre 1 bar e 5 bar; - deixar reagir durante aproximadamente 6 horas e separar os produtos obtidos, removendo a mistura de catalisadores heterogêneos por filtração, e, separando o ácido lático diretamente da fase aquosa, com seletividade entre 50% e 97%, e, rendimento de 25%.

2- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido primeiro catalisador metálico, compreender pelo menos um dos metais nobres selecionados entre Pt, Cu, Pd, Au, Ru, Rh, Ir, suportado em um óxido metálico puro, em uma mistura de óxidos metálicos ou em alumino-silicatos com estrutura zeolítica.

3- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a referida impregnação do catalisador ser realizada a partir de um sal precursor de platina selecionado entre H2Pt(OH)6, Pt(N03)4, Pt(NH3)4(N03)2l Pt(NH3)4(OH)2, PtCI4, Pt(NH4)2CI4, Pt(NH4)2CI6, Pt(C5H702)2 ou composto que se decomponha formando Pt02.

4- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o teor de metal nobre no catalisador variar numa faixa entre 0,01% e 10%, preferencialmente entre 0,1% p/p e 5% p/p.

5- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o referido segundo catalisador básico compreender um óxido básico simples, um óxido básico duplo, um hidróxido simples ou um hidróxido duplo, com uma superfície específica compreendida na faixa entre 10 m2g'1 e 800 m2g’1, selecionado entre Al, Zn, Li, Na, K, Rb, Cs, Fr, Be, Mg, Ca, Sr, Ba ou combinação destes, em particular óxidos simples de magnésio ou cálcio, óxidos mistos contendo Mg, Al ou Zn e hidróxidos duplos compostos por Mg, Al ou Zn.

6- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por utilizar como matéria-prima 1,2-propanodiol em solução aquosa com concentração compreendida a partir de 0,05 M até o substrato puro, e uma vazão de ar sintético (20% de 02 em N2 v/v) na faixa entre 10 mL min'1 e 100 mL min'1; permitir que a temperatura de reação varie na faixa compreendida entre 30°C e 80°C, a pressão de reação, no intervalo entre 1 bar e 5 bar, e, a agitação mecânica ser mantida a velocidade entre 500 rpm e 2000 rpm.

7- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a redução do primeiro catalisador metálico ser conduzida “in-situ” na faixa de temperatura entre 30°C e 100°C.

8- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por alternativamente a redução do primeiro catalisador metálico ser conduzida sequencialmente, “ex-situ” em temperaturas entre 200°C e 500°C e “in-situ” na faixa de temperatura entre 30°C e 100°C.

9- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a proporção entre massa de catalisador metálico e massa de catalisador básico estar compreendida na faixa entre 0,5 e 6,0, preferencialmente entre 0,6 e 4,5.

10- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a proporção entre o catalisador metálico e 1,2-propanodiol estar compreendida na faixa entre 1:4 p/p a 1:20 p/p.

11- PROCESSO PARA SÍNTESE DIRETA DE ÁCIDO LÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o processo ser conduzido em regime contínuo, semicontínuo, semibatelada ou uma combinação destes, tanto em fase gasosa, quanto em fase líquida.