ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: PREPARAÇÃO DA PENEIRA MOLECULAR AlMCM-41 VISANDO A TRANSESTERIFICAÇÃO DE ÓLEOS VEGETAIS
AUTORES: PEREIRA, F. A. R. (UFPB) ; FONSECA, M. G. (UFPB) ; SILVA, A. E. (UEPB) ; SILVA, M. A. (UEPB)
RESUMO: O catalisador AlMCM-41 é proposto como alternativa à produção de biodiesel pela
transesterificação de óleos vegetais por apresentar propriedades ácidas, alta área
superficial e largo diâmetro de poros (20-100 Å). Este material foi preparado por
modificações no método hidrotérmico reportado na literatura, sendo caracterizados por
DRX e RMN de 29Si e 27Al. Os resultados de DRX mostraram que a mesofase foi obtida
com boa organização nos tempos ótimos de 12, 12, 8 e 10 h, para SiO2/Al2O3: 25, 50,
75 e 100, respectivamente. A partir do RMN-Al verifica-se que o alumínio sugere
incorporação na rede do MCM-41 sob forma tetraédrica, corroborado pelo espectro de
RMN-Si que mostram as regiões de coordenação com o mesmo, gerando indícios de acidez
no material.
PALAVRAS CHAVES: almcm-41, biodiesel, transesterificação
INTRODUÇÃO: Atualmente no Brasil, o biodiesel é essencialmente produzido pela transesterificação
etílica e/ou metílica de óleos vegetais, utilizando um catalisador homogêneo
alcalino. Uma inconveniência apresentada para este processo é a necessidade de várias
lavagens sucessivas para eliminação dos co-produtos da reação como a glicerina e o
sabão, e ainda resíduos de catalisador. Pesquisas recentes demonstram um grande
interesse no uso de catalisadores heterogêneos, em foco nas peneiras moleculares para
a produção de biocombustíveis, pois apresentam facilidade de separação do biodiesel
formado e possibilidade de reutilização.
Neste contexto, a peneira molecular mesoporosa AlMCM-41 se mostra interessante para o
processamento de moléculas complexas, como os triacilgliceróis, pois possui um largo
diâmetro e volume de poros (20 a 100 Å), alta área específica, boa estabilidade
hidrotérmica, etc (CARMO et. al., 2008; E.-P. Ng et al., 2007).
Com isto, é proposto neste trabalho a preparação do catalisador AlMCM-41 com acidez
variável (SiO2/Al2O3: 25, 50, 75 e 100) visando sua utilização para a produção de
biodiesel pela transesterificação de óleos de vegetais.
MATERIAL E MÉTODOS: Os catalisadores foram preparados a partir de modificações no método descrito por
AJAIKUMAR et. al. (2008), sendo a composição do gel: SiO2: 0.2CTABr: xAl2O3:
0,43H2SO4: 120H2O, onde x varia com a razão Si/Al. Foi utilizado o metassilicato de
sódio (Vetec) como fonte de silício, o sulfato de alumínio hidratado (Vetec) como
fonte de alumínio e o brometo de cetiltrimetilamônio (Aldrich) como direcionador de
estrutura.
Numa síntese típica, foi dissolvido em água destilada 20,3 g de metassilicato de
sódio (Vetec) seco a 50ºC e adicionado uma quantidade da fonte de alumínio de acordo
com a razão molar Si/Al. Após o ajuste do pH para cerca de 10,5 com ácido sulfúrico 1
mol.L-1, o sistema foi mantido sob agitação mecânica constante por 30 min.
Ao gel resultante, foi adicionado 12,1 g do direcionador dissolvido em água
destilada, onde foi mantido sob agitação contínua por 60 min à temperatura ambiente.
Passado o tempo de agitação, a mistura reacional foi aquecida a 170ºC por 8, 10, 12 e
14 h, em autoclaves de teflon revestidas por aço inoxidável.
O material obtido foi lavado e seco a 80ºC, sendo posteriormente levado à troca
amoniacal como cloreto de amônio 1 mol.L-1, e ativado a 540ºC por 4 h num forno
mufla, com taxa de aquecimento de 5ºC/min.
Os catalisadores foram caracterizados pelas técnicas de DRX e RMN de Si e Al. Os
difratogramas de raios-x das amostras sintetizadas foram obtidos pelo método do pó
usando um difratômetro Shimadzu XRD-6000 com radiação CuK(alfa); tensão de 40
KV, corrente de 30 mA, tamanho do passo de 0,020º e tempo por passo de 1,00 s, com
velocidade de varredura de 2º(2 teta)/min, com ângulo 2 teta; percorrido de 1,5º a
15º. Os espectros de RMN do estado sólido (Si e Al) foram obtidos no espectrômetro
Bruker Advance II 300 MHz.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: De acordo com LIU et. al. (2007), todas as amostras exibiram um pico forte em
aproximadamente 2° (2 teta), atribuído as reflexões 100 e associado à simetria
hexagonal p6m . Os dados de DRX indicaram que amostras de AlMCM-41 (SiO2/Al2O3: 25,
50, 75 e 100) de maior organização foram obtidas nos melhores tempos de 12, 12, 8 e
10 h, respectivamente (Figura 1).
A partir do espectro de RMN-Al percebe-se um pico de ressonância em torno de 53,5
ppm, que segundo a literatura (E.-P. Ng et al., 2007; LIU et. al., 2007) é atribuído
ao alumínio coordenado tetraedricamente na estrutura do MCM-41 (Figura 2a),o que gera
indícios de acidez no material. Este seu fato é confirmado pelo espectro de RMN-Si
que mostrou as regiões de coordenação do silício com o alumínio na segunda esfera,
atribuídas na região entre -97 e -74 ppm, sendo o pico em torno de -107 ppm atribuído
à ilhas de silício.
CONCLUSÕES: A estrutura mesoporosa foi confirmada por DRX após modificação da composição molar da
mistura reacional;
Os resultados de DRX mostraram que a mesofase foi obtida com boa organização nos
tempos ótimos de 12, 12, 8 e 10 h, para as razões SiO2/Al2O3: 25, 50, 75 e 100,
respectivamente;
Pelos espectros de RMN pode-se verificar que o alumínio foi incorporado na estrutura
do MCM-41 sob forma tetraédrica, gerando indícios de acidez no material, sendo assim
favorável a sua utilização como catalisador ácido para a transesterificação de óleos
vegetais a biodiesel.
AGRADECIMENTOS: UFPB e UEPB-PROPESQ
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: AJAIKUMAR, S., PANDURANGAN, A. Reaction of benzaldehyde with various aliphatic glycols in the presence of hydrophobic Al-MCM-41: A convenient synthesis of cyclic acetals. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, v. 290, (2008) 35–43.
CARMO, Alípio C. Jr.; SOUZA, L. K. C. de; COSTA, C. E. F. da; LONGO, E.; ZAMIAN, J. R. e ROCHA, G. N. da. Production of biodiesel by esterification of palmitic acid over mesoporous aluminosilicate Al-MCM-41. Fuel (2008) 461-468, doi:10.1016/j.fuel.2008.10.007.
Eng-Poh Ng; NUR, H.; WONG, K.-L.; MUHID, M. N. M.; HAMDAN, H. Generation of Bronsted acidity in AlMCM-41 by sulphation for enhanced liquid phase tert-butylation of phenol. Applied Catalysis A: General, v. 323, (2007) 58–65
LIU, Caihua; YU, Xinyu; YANG, Jianguo; HE, Mingyuan. Preparation of mesoporous Al-MCM-41 with stable tetrahedral aluminum using ionic liquids as a single template. Materials Letters,v. 61, (2007) 5261–5264.
