Estudo de catalisadores heterogêneos para a obtenção de ésteres metílicos a partir da transesterificação de óleos vegetais

• Autor(a) principal: Santos, Vannia Cristina dos
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFPR
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1884/25597
• topic: Teses; Esteres; Oleos vegetais como combustivel; Oleos e gorduras; Catalisadores

Resumo: Atualmente, a maior parte da obtenção de biodiesel ocorre através de processos alcalinos homogêneos, devido principalmente a sua alta reatividade e por se tratar de um processo economicamente viável. Entretanto, esse processo apresenta algumas desvantagens, como a necessidade de várias etapas de separação e purificação dos produtos e co-produtos, gerando resíduos de difícil tratamento. No sentido de minimizar os problemas associados ao processo homogêneo, sistemas catalíticos heterogêneos têm sido propostos. Os catalisadores heterogêneos facilitam a separação e purificação dos co-produtos a reação, podem ser facilmente separados no final da reação por meio de simples centrifugação e também podem ser reutilizados. Baseado nestes aspectos, neste estudo foi descrito a investigação e o uso do tungstato de sódio (Na2WO4) como catalisador heterogêneo para a reação de transesterificação de óleo de soja utilizando metanol. Os melhores rendimentos das reações investigadas, com valores muito próximos 100 %, foram btidos a uma temperatura de 80 ºC, em condições de reação razoavelmente brandas, embora outras temperaturas também tenham sido investigadas. Além da vantagem da utilização de condições brandas de reação, outra grande vantagem observada, na utilização do tungstato de sódio como catalisador heterogêneo para esta classe de reação, foi a sua capacidade de reutilização: quando investigado em elo menos quatro ciclos de reação, não foi observada redução significativa nos valores de rendimentos, chegando a 95 % num quarto ciclo de reação. Os resultados obtidos foram bastante promissores e epresentam um grande avanço no uso de catalisadores heterogêneos para esta classe de reações. A fim de investigar em maior profundidade este processo inovador para a produção de biodiesel, diversas eações foram realizadas sob diferentes condições experimentais. Para isso, fatores inerentes ao processo foram variados, tais como: concentração do catalisador, razão molar entre óleo vegetal e álcool no meio de reação, tempo, temperatura e atmosfera de reação. Este sólido catalisador foi também imobilizado em sílica, um suporte inorgânico, pelo processo sol-gel com o objetivo de diminuir as perdas mássicas por olubilização no meio de reação ou lixiviação da espécie catalítica, bem como favorecer a rápida recuperação e reuso dos sólidos catalíticos. A heterogenização do tungstato de sódio em matriz de sílica pelo rocesso sol-gel foi avaliada tanto pela rota ácida como pela rota básica. Os resultados demonstraram que a rota ácida favoreceu a imobilização do tungstato de sódio, quando comparado à rota básica. Também foi valiado o modo de ecagem dos sólidos obtidos através do processo sol-gel, os melhores resultados de imobilização foram obtidos para os sólidos que secaram lentamente a temperatura ambiente. Observou-se que os sólidos obtidos na heterogenização do tungstato de sódio em sílica também apresentaram ótimos resultados nas primeiras reações de transesterificação, mesmo para os sólidos que apresentaram baixos eores de tungstênio imobilizado. Avaliou-se a capacidade de reciclagem dos catalisadores obtidos a partir da heterogenização do Na2WO4 em sílica e observou-se que os rendimentos sofreram decréscimos com a reutilização. Baseado nisto, realizou-se uma avaliação da lixiviação do sal de tungstato de sódio do suporte de sílica através da técnica de espectrometria de emissão óptica para alguns dos sólidos preparados. Após o uso do catalisador, observou-se que a lixiviação realmente ocorreu, o que pode er levado a um decréscimo nos valores de rendimento das reações de reutilização. Várias técnicas analíticas foram mpregadas na caracterização dos sólidos e dos ésteres metílicos obtidos, tais como difratometria de raios X, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, cromatografia a líquido de alta ficiência, ressonância magnética nuclear de 1H, fluorescência de raios X, espectrometria de emissão óptica, microscopia eletrônica de varredura e área superficial.