Estudo comparativo da utilização do pentóxido de Nióbio e das lipases imobilizadas em Nb2O5/PVA como catalisadores na síntese de oleato de etila

• Autor(a) principal: Bertagi, Letícia Teixeira
• Data de Publicação: 2015
• 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/1/9177
• topic: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Biodiesel; Catálise heterogênea; Nióbio; Síntese orgânica; Enzimas imobilizadas; Biodiesel fuels; Heterogeneous catalyses; Niobium; Organic compounds - Synthesis; Immobilized enzymes

Desde meados do século XX, por razões econômicas e ambientais, diversos pesquisadores e algumas indústrias investem no desenvolvimento de tecnologias sintéticas que sejam ambientalmente favoráveis, gerando menos resíduos tóxicos e com economia de energia. O biodiesel tem se destacado na função de substituir total ou parcialmente o diesel de petróleo pois trata-se de um biocombustível renovável, biodegradável, menos tóxico e que gera uma quantidade menor de gases responsáveis pelo efeito estufa. Um dos processos utilizados para obtenção do biodiesel consiste na esterificação de ácidos graxos com álcool, como a reação de esterificação do oleato de etila a partir do ácido oleico etanol, sendo que esse processo pode ocorrer via catálise homogênea, heterogênea ou enzimática. O processo biocatalítico utilizando lipases têm despertado interesse, pois estas enzimas possuem vantagens em relação ao processo químico como o fato de apresentarem alta seletividade, atuarem em condições brandas e minimizarem a ocorrência de reações laterais. Na classe dos catalisadores heterogêneos destaca-se o pentóxido de nióbio (Nb2O5) o qual possui propriedades de superfície, tais como acidez de Bronsted-Lowry e área superficial elevada, que o capacitam como excelente catalisador em reações químicas e também como bom suporte para outros catalisadores. O presente trabalho teve como objetivo testar a eficiência da catálise heterogênea e enzimática na síntese do oleato de etila a partir do ácido oléico e etanol. Para a catálise enzimática foram utilizadas as lipases Aspergillus niger (AS), Candida rugosa, (AY) e Rhizopus oryzae (F-AP) imobilizadas em compósitos de pentóxido de nióbio e PVA. A relação ácido oleico/etanol nas análises foi de 1:1, e temperatura reacional de 40ºC, retirando alíquotas após 3, 6, 12 e 24 horas de reação. Já para a catálise heterogênea foi utilizado o pentóxido de nióbio calcinado a 500ºC em dois sistemas reacionais: Reator autoclavado (relação ácido oleico/etanol 1:1, temperatura de 180ºC) e reator em refluxo (relação ácido oleico/etanol 1:20, temperatura de 72ºC), variando em ambos os sistemas a massa do catalisador (50, 100 e 200 mg). Todos os catalisadores foram caracterizados por MEV e DRX, que comprovaram as características morfológicas do Nb2O5 e a presença das lipases nos filmes com pentóxido de nióbio. A partir dos resultados obtidos avaliou-se o melhor sistema de catálise para a síntese do oleato de etila através dos métodos de Lowry-Tinsley e cromatografia gasosa. O melhor resultado foi de 97% de conversão a oleato de etila, ao utilizar o pentóxido de nióbio como catalisador no reator autoclavado a 10 atm e 180ºC, com a massa de 200 mg de Nb2O5 durante 1 hora.