Otimização multivariada dos parâmetros do processo de produção de ésteres etílicos e modelagem cinética da reação de esterificação via catálise heterogênea utilizando óleo não comestível da polpa de macaúba, resina macroporosa de troca iônica e rota etílica

• Autor(a) principal: Keila Leticia Teixeira Rodrigues
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/RAOA-BAVK76
• topic: Resina de troca iônica; Catálise heterogênea; Biodiesel; Otimização; Macaúba; Modelagem cinética; Engenharia quimica; Biodiesel; Otimização; Cinética de reações químicas; Macaúba

O óleo da polpa do fruto da macaúba vem sendo explorado para produção de biodiesel por ser proveniente de uma matéria-prima de baixo custo, não comestível e alto potencial em óleo. A capacidade dos seus frutos de gerar diferentes coprodutos favorece a minimização de resíduos na extração do óleo e agregação de valor à cadeia produtiva. Além do mais, a palmeira de macaúba apresenta uma cultura perene, a qual exibe alta resistência a pragas e capacidade de crescer em áreas de baixa incidência de chuva. Entretanto, o óleo de macaúba possui alto teor de acidez, o que requer processos de produção alternativos, tais como esterificação homogênea ou heterogênea ácida, hidrocraqueamento, craqueamento térmico. Dessa forma, explorou-se a produção de ésteres etílicos por meio do óleo de macaúba, etanol e resina de troca iônica. O sistema foi conduzido em batelada via catálise heterogênea, na qual se avaliaram diferentes tipos de resinas macroporosas de troca iônica com óleos de baixa e elevada acidez. A exploração desse segundo tipo de óleo, com acidez de 80,6% em massa, é inovador, visto que trabalhos reportados anteriormente visavam o cuidado na coleta e armazenamento do fruto almejando que os óleos não atingissem acidez tão elevadas, entretanto, essa pesquisa foca no desenvolvimento de um processo que se adapte as características do óleo condizente com a situação industrial, visto que processos de refinamento do óleo possui custo elevado. Dentre as resinas testadas: Purolite A500/2788, Amberlyst A26OH e Purolite CT275, a última apresentou a melhor performance e foi selecionada para prosseguir com a exploração e otimização do processo. A investigação da influência das variáveis no sistema foi avaliada por meio do Planejamento fatorial fracionário 2IV4-1 e otimizada pelo Planejamento composto central. Nessa etapa, obteve-se uma conversão de ácidos graxos livres (AGL) superior a 80%, que poderia ser aumentada por meio da aplicação de outras variáveis como: aumento do tempo de reação, o qual foi feito no estudo cinético cujos resultados atingiram valores médios de conversão de AGL de 93%. Avaliou-se também a modelagem cinética da reação por meio dos modelos pseudo-homogêneos de primeira e segunda ordem. Este se adequou melhor aos dados experimentais, e os parâmetros cinéticos puderam ser estimados. O modelo proposto explicou os resultados experimentais com precisão de 96 a 98%. O alto valor da energia de ativação (Ea=44 kJ/mol) ratificou a hipótese da cinética da reação ser controlada unicamente, nas primeiras 9h, pela reação que ocorre na superfície catalítica, não limitada por difusão interna e pela transferência de massa externa. Os principais produtos catalíticos foram compostos por ésteres do ácido oleico, ácido palmítico, ácido linoleico e ácido palmitoleico. O catalisador revelou-se estruturalmente e cataliticamente estável após 10 ciclos de reação, mesmo sem qualquer tratamento adicional entre os ciclos. Por conseguinte, o processo proposto é uma alternativa viável para converter óleos não comestíveis com elevado teor de AGL como o óleo de polpa de macaúba, em biodiesel, por meio de um processo viável e sustentável