Avaliação do desempenho e reuso do catalisador nanomagnético Ni0,5Zn0,5Fe2O4 na produção de biodiesel.

• Autor(a) principal: DANTAS, Joelda.
• Data de Publicação: 2016
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/16110
• topic: Reação de Combustão; Nanocatalisadores; Magnetismo; Biodiesel; Reutilização; Catalizador; Combustion Reaction; Nanocatalysts; Magnetism; Reuse; Catalyst; Ciência e Engenharia de Materiais

Mundialmente, muta atenção tem sido focada na utilização da biomassa vegetal para a produção dos chamados “materiais de engenharia”. Dentre a variedade de produtos,o biodiesel ocupa uma posição de destaque, não só em termos de quantidade produzida no mundo, mas também devido suas características relacionadas a energia limpa, porque reúne características singulares como renovabilidade, biodegradabilidade e benefício ambiental. Muitas pesquisas são realizadas para produzir materiais avançados que incrementem o processo de produção do biodiesel,por exemplo, catalisadores que exibam conjuntamente alta atividade, seletividade,resistência, filtrabilidade, regenerabilidade para reutilização, e, por conseguinte, minimizem os custos globais de obtenção do biodiesel. Este trabalho se propõe a sintetizar por reação de combustão, em escala piloto, nanocatalisadores magnéticos de Ni0,5Zn0,5Fe2O4 e avaliar seu desempenho em reações de (trans)esterificação para obtenção de biodiesel. Os nanocatalisadores foram sintetizados em diferentes recipientes com capacidade de produção de 10, 100 e 200 g/produto por batelada. Durante as sínteses foram aferidos a temperatura de combustão e o tempo de chama das reações, e os produtos das reações foram caracterizados por DRX, EDX, FTIR, BET, MEV, MET, TG, DG, DE, TPD e medidas magnéticas. Os testes catalíticos de bancada foram conduzidos em temperaturas de 160 e 180 ºC, com razões molares óleo/álcool de 1:9, 1:12 e 1:15, utilizando 4, 2 e 3% de nanocatalisador, durante 2 e 1 h. Os produtos reacionais foram caracterizados por cromatografia gasosa, viscosidade cinemática, densidade, índice de acidez e iodo. As análises dos resultados revelaram que os três nanocatalisadores apresentaram a formação da fase majoritária da ferritaNi-Zn e discretos traços de fases segregadas de ZnO e Fe2O3, quantificadas mediante refinamento por Rietveld. As composições químicas dos óxidos presentes foram de acordo com a estequiometria prevista, apresentaram bandas características do tipo espinélio inverso e morfologias constituídas de aglomerados na forma de blocos irregulares. Os valores de área superficial entre 51 e 65 m2 /g, com classificação dos poros na faixa mesoporosa. Apresentaram característica de material magnético mole, com valores de magnetização de saturação de aproximadamente 20 a 37 emu/g, ótima estabilidade térmica e presença de sítios ácidos. Os três nanocatalisadores foram ativos para as reações de transesterificação e esterificação do óleo de soja, com especial destaque para as reações de esterificação, cujos valores de conversão em biodiesel variaram de 96,7 a 98,59% para rota etílica e de 97,5 a 99,54% para a metílica, ambos acima do valor mínimo exigido por lei vigente. O nanocatalisador produzido na maior escala foi recuperado por meio de um campo magnético externo (ímã), e reutilizado três vezes sem que houvesse perda significativa da atividade catalítica, com conversão média em biodiesel de 98,95±0,44%. Portanto, dos resultados obtidos, valida-se a ferrita Ni0,5Zn0,5Fe2O4, produzida com o diferencial da produção em escala piloto, como potencial nanocatalisador heterogêneo magnético e ambientalmente benéfico, para produção de biodiesel.