Síntese de biolubrificantes por transesterificação de lipídeo microbiano com óleo fúsel empregando catalisador heterogêneo químico e bioquímico

• Autor(a) principal: Ana Paula Teixeira da Silva
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://doi.org/10.11606/D.97.2019.tde-05082021-165940

O presente trabalho teve como objetivo a obtenção de ésteres com propriedades lubrificantes a partir de matérias-primas renováveis, como a biomassa microbiana, e um subproduto da indústria sucroalcooleira (óleo fúsel), avaliando a eficiência de catalisadores heterogêneos (bioquímicos e químicos) por meio de duas rotas catalíticas: 1) transesterificação do óleo microalgal empregando a lipase de Burkholderia cepacia (LBC) imobilizada em Nb2O5 e 2) transesterificação direta da biomassa microbiana catalisada por H3PMo12O40 impregnado em Nb2O5. O trabalho foi desenvolvido em cinco etapas. Inicialmente, a microalga Dunaliella salina foi cultivada em fotobiorreator de coluna de bolhas com capacidade de 10 L visando obtenção de material lipídico suficiente para as reações. Foram realizados 15 cultivos, obtendo-se um volume total de 150 L, correspondente a 172,5 g de biomassa e 32,76 g de material lipídico. Em seguida foram preparados os catalisadores propostos por protocolos já estabelecidos, sendo obtido para o catalisador químico acidez superficial de 5,644 mmol H+ g -1 e para o catalisador bioquímico elevada atividade hidrolítica (1400 &plusmn; 103 U g-1 ). Na terceira etapa, as reações de transesterificação por catálise bioquímica, empregando o óleo microalgal e diferentes aceptores do grupo acila (alcoóis etílico, butílico e isoamílico) óleo fúsel simulado e óleo fúsel foram conduzidas em reatores de vidro com capacidade de 50 mL, contendo 10 gramas de meio reacional à 45 °C e agitação magnética (150 rpm), durante um período máximo de 120 h, empregando iso-octano como solvente. Como reação controle foram efetuados testes com óleo de macaúba nas mesmas condições reacionais. A transesterificação direta da biomassa microalgal, empregando como catalisador H3PMo12O40 impregnado em Nb2O5 foi a quarta etapa do trabalho, em que as reações foram conduzidas em reator pressurizado (Parr Série 5500), a 250 °C, agitação de 300 rpm e razão molar 1:180 material lipídico/aceptor do grupo acila. Finalmente, os produtos obtidos foram purificados e quantificados por cromatografia gasosa, RMN 1H, viscosimetria e teor de glicerídeos. Os resultados obtidos demonstraram o potencial da microalga Dunaliella salina na produção de biolubrificantes, visto que ambos os catalisadores (químico e bioquímico) atuaram de forma eficiente convertendo os ácidos graxos presentes no óleo microalgal nos ésteres alquílicos correspondentes. Apesar do desempenho similar dos catalisadores testados, a via química foi superior em relação à via bioquímica, fornecendo conversões mais elevadas (<= 92 %) em menor tempo reacional. Com relação à qualidade dos produtos obtidos nas reações que forneceram elevadas conversões (>= 95 %) foram constatados baixos teores de monoacilgliceróis (<=4 %) e diacilgliceróis (<=1,73 %). As viscosidades cinemáticas a 40 °C confirmaram o elevado grau de transesterificação do óleo de microalga modificando a viscosidade inicial do óleo de 60,1 mm² s -1 para valores na faixa entre 4,6 a 11,3 mm2 s -1 . Os resultados obtidos foram bastante satisfatórios demonstrando que os catalisadores heterogêneos testados possuem potencial para a produção de ésteres com potencial uso como lubrificantes a partir da biomassa microalgal de D. salina e óleo fúsel.