Estudo catalítico de compostos à base de nióbio na esterificação do ácido oleico com etanol

• Autor(a) principal: Soares, Patricia Mara
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9149
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA; Nióbio; Catálise heterogênea; Reações químicas; Química; Catalisadores; Niobium; Heterogeneous catalyses; Chemical reactions; Catalysts; Chemistry

A preocupação com questões ambientais e o consumo de energia tem incentivado as indústrias na busca por processos mais eficientes e limpos. Apesar de a catálise heterogênea necessitar condições reacionais mais severas, ela também possui vantagens ambientais e econômicas frente ao processo tradicionalmente utilizado. Além disso tem a possibilidade de utilização de catalisadores sólidos, o que também agrega algumas vantagens a esse tipo de catálise. Um catalisador bastante promissor é o nióbio, que apresenta propriedades ácidas, baixo custo, pode ser reutilizado e o Brasil possui uma das maiores reservas desse metal. O nióbio é um elemento bastante versátil, e pode ser utilizado também como suporte para outros metais, conferindo melhora das suas propriedades, bem como da atividade catalítica. Avanços na área de nanotecnologia tem despertado interesse nas propriedades dos compostos, dessa forma nanopartículas de nióbio podem ter também suas propriedades catalíticas melhoradas. Neste contexto este trabalho visa comparar a eficiência da catálise heterogênea utilizando o ácido nióbico (Nb2O5.n H2O), pentóxido de nióbio (Nb2O5), pentóxido de nióbio impregnado com cobre 10% (Cu/Nb2O5), bem como Nb2O5 em escala nanométrica como catalisadores na esterificação do ácido oleico com etanol para a obtenção do oleato de etila, produto este de grande importância em indústrias de cosméticos, detergentes, alimentos e também na produção de biocombustíveis. Os catalisadores foram caracterizados através das técnicas de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de Raios-X (DRX), onde se pode constatar a maior homogeneidade das partículas com o tratamento térmico do catalisador Nb2O5, a impregnação satisfatória, porém não homogênea do cobre ao óxido de nióbio, bem como a presença de nanopartículas nas amostras Nb2O5 nano sintetizadas. Também foi verificado aumento da cristalinidade com a temperatura de calcinação e a existência dos picos relativos ao Nb2O5 nos catalisadores que passaram por tratamento térmico. A reação utilizando 50 mg de catalisador heterogêneo foi realizada em refluxo por 24 e 48 horas a 70℃, utilizando 5 mmol de ácido oleico e 20 mL de etanol. As reações utilizando os catalisadores heterogêneos foram quantificadas pelo método de Lowry-Tinsley, por ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (RMN de 1H) e também pelo método de titulação alcalina de Índice de Acidez, baseado no método Ca 5a-40 da American Oil Chemist’s Society. O método de RMN de 1H e o método titulométrico obtiveram valores de conversão bastante coerentes, e foram utilizados para a comparação entre os catalisados avaliados. Os resultados obtidos não foram expressivos, obtendo melhor valor de conversão para o catalisador nanoestruturado, de 32,0% em 48 horas de reação. Os resultados desse estudo demonstram a necessidade de novas metodologias de preparo dos catalisadores onde se obtenha um aumento da homogeneidade das partículas e uma diminuição do tamanho das mesmas, bem como da otimização de novos parâmetros reacionais para a esterificação do ácido oléico e etanol.