ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Niobato de bário como catalisador heterogêneo para transesterificação metílica do sebo bovino
AUTORES: MELO, R. S. (UFMA) ; NETO, I. S. S. (UFMA) ; PINHEIRO, R. S. (UFMA) ; VALOIS, R. R. S. (UFMA) ; MACIEL, A. P. (UFMA) ; SILVA, F. C. (UFMA)
RESUMO: Catalisadores sólidos foram preparados a partir do método dos precursores poliméricos
para utilização na transesterificação metílica do sebo bovino. Os catalisadores foram
caracterizados por espectroscopia do infravermelho e difração de raios X. Observou-se
na cromatografia de camada delgada a conversão da gordura animal em ésteres metílicos.
Com relação à viscosidade os ésteres metílicos produzidos estão dentro das
especificações da Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis.
PALAVRAS CHAVES: sebo bovino, transesterificação, catálise
INTRODUÇÃO: As gorduras animais ou sebo, como são popularmente chamadas, são componentes
orgânicos compostos por triglicerídeos formados a partir da condensação entre o
glicerol e ácidos graxos. Atualmente a gordura animal é mais utilizada para indústria
alimentícia, para rações de animais domésticos (SANTOS et al, 2008) e sua mais nova
aplicação produção de biodiesel.
O biodiesel é uma fonte de energia alternativa, sendo sua composição uma mistura de
ésteres de ácidos graxos, obtido a partir da transesterificação de óleos ou gorduras
animais com um álcool na presença de um catalisador alcalino, ácido ou enzimático
(ATADASHI et al, 2010), que seguem um processo catalítico homogêneo ou heterogêneo.
A catálise homogênea proporciona uma conversão muito alta para a produção de
biodiesel, no entanto apresenta certas desvantagens como a difícil remoção do
catalisador do produto, necessitando-se assim de novos catalisadores.
O desenvolvimento de catalisadores heterogêneos tem se intensificado, sendo o
principal benefício da utilização dos catalisadores heterogêneos é que não se
misturam com o produto final, reduzindo o custo de separação, podendo ser recuperado
e reutilizado em outras reações (PUNA et al, 2010).
Muitos trabalhos estão sendo realizados com compostos de nióbio por possuírem alto
potencial catalítico e caráter ácido em reações orgânicas. Dependendo da temperatura
de calcinação desses compostos, em temperaturas acima de 400 °C ocorre um aumento
relativo de sítios ácidos Lewis, favorecendo a reação de produção de biodiesel
(CORDEIRO et al., 2011).
No presente estudo, o objetivo é a síntese de catalisador de nióbio modificado com
óxido de metal alcalino terroso tendo como agente dopante o cobre, a fim de utilizá-
lo em reações de transesterificação do sebo bovino com metanol.
MATERIAL E MÉTODOS: Os precursores foram sintetizados pelo método dos precursores polímeros. Para a
síntese dos precursores foram utilizados os sais de bário, cobre e o oxalato
amoniacal de nióbio (cedido pela CBMM), ácido cítrico e etilenoglicol. A gravimetria
foi feita em um forno mufla EDG a uma temperatura de 900ºC durante 1h.
Os precursores poliméricos do catalisador Ba0,05Cu0,005Nb2O5 (BCN) foram misturados e
colocados em banho de óleo para eliminar a água, logo após foi realizada a pirólise a
400 °C a etapa seguinte foi o tratamento térmico à temperatura de 700°C para obtenção
dos pós cristalinos. A caracterização microestrutural do material foi realizada por
difratometria de raios X em um equipamento DRX Pan Analytical, utilizando-se fonte de
radiação de Kα de cobalto. Os espectros de FTIR foram obtidos em espectrômetro
de
infravermelho com transformada de Fourier IRprestige-21 (SHIMADZU) , na região de
4000 a 400 cm-1 , utilizando pastilhas de KBr.
A reação de transesterificação foi feita em um reator PARR modelo 4843 com controle
de agitação e temperatura utilizando 30 g de sebo bovino, 10% de catalisador em
relação à massa do sebo com uma razão molar gordura:álcool de 1:50 a 250 °C e 600
rpm. Posteriormente o produto foi filtrado para a separação do catalisador e
destilado para a remoção do excesso de álcool. Colocou-se para secar em estufa a 100°
C por 4h. Em seguida foi feita a cromatografia de camada delgada e a viscosidade
cinemática do produto obtido.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As análises dos infravermelhos do catalisador mostraram a presença da vibração
característica do Nb-O (878 cm -1); a região de Ba-O (500 - 600 cm-1) e Cu-O (486 cm-
1) (BRAGA, 2007). Na analise por difração de raios X observou-se a formação da fase
Niobato de Bário (Ba3Nb8O21), tal comportamento foi confirmado pelo aparecimento dos
seguintes modos vibracionais no espectro na região do infravermelho: Nb-O (878 cm -
1), Ba-O (500 - 600 cm-1) e Cu-O (680 cm-1). Pode-se observar no espectro (Figura 1)
do biodiesel metílico de sebo bovino, pequenos deslocamentos das bandas de absorção,
quando comparado aos do sebo bovino esse tipo de comportamento é similar ao reportado
na literatura para amostras de sebo bovino e biodiesel obtido desta matéria-prima
lipídica. Em se tratando de um triéster (sebo bovino) e após a reação de
transesterificação se formam mono e di ésteres, era de se esperar que as curvas
estivessem no mesmo comprimento de onda [MOTHÉ, et al 2005, STUART, et al 1996]. O
espectro do biodiesel metílico apresenta uma banda com intensidade forte em torno de
1735 cm-1, atribuída à deformação axial C=O do éster, e também em 1175 cm-1 uma banda
média relacionada à deformação axial C-O do éster. A análise por Cromatografia em
Camada Delgada indicou a conversão da gordura em ésteres metílicos conforme (Figura
2). A viscosidade foi escolhida como parâmetro de conversão do biodiesel, pois foi
observado que com o aumento do teor de éster a viscosidade diminui. Esse fato é
comprovado e acordo com a literatura (NASCIMENTO, 2008; SILVA et al., 2006; PAZ,
2010). A viscosidade cinemática da amostra de biodiesel metílico de sebo foi de 5,82
mm2/s2 estando dentro faixa estabelecida pela Agência Nacional de Petróleo, Gás
Natural e Biocombustíveis q vai de 3 - 6 mm2/s2.
CONCLUSÕES: A análise por DRX do BCN apresentou a formação do niobato de bário indicando que o
método dos precursores poliméricos é eficiente na produção do catalisador.
A análise por FTIR mostrou apenas deslocamentos nos modos vibracionais, contudo a
análise de CCD indicou que houve a formação do biodiesel metílico de sebo bovino. A
viscosidade cinemática do biodiesel metílico obtido ficou dentro das especificações da
ANP. O catalisador BCN se mostrou eficiente para a reação de transesterificação do sebo
bovino.
AGRADECIMENTOS: FAPEMA, UFMA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: SANTOS, J.E.P.; BILBY, T.R.; THATCHER, W.W.; Long chain fatty acids of diet as factors influencing reproduction in cattle. Reproduction in Domestic Animals, v.43, p.23-30, 2008.
MOTHÉ, C. G.; CORREIA, D. Z.; CASTRO, B. C. S.; CAITANO, M.; ARANDA, D. A. G. Biodiesel obtido a partir de rejeito de gordura animal. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PLANTAS OLEAGINOSAS, ÓLEOS, GORDURAS E BIODIESEL, 2., p.743-747, 2005.
STUART, B., GEORGE, W. O., MCINTYRE, P. S. In: Modern Infrared Spectroscopy, ed. D. J. Ando. England: John Wiley & Sons, p. 117-119, 1996.
ATADASHI, I. M.; AROUA, A.; AZIZ, A. A. High quality biodiesel and its diesel engine application: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews v. 14. 1999–2008, 2010.
PUNA, J. F.; GOMES, J. F.; CORREIA, J. N.; DIAS, A. P. S.; BORDADO, J. C. Advances on the development of novel heterogeneous catalysts for transesterification of triglycerides in biodiesel. Fuel, v.89, p.3602-3606, 2010.
CORDEIRO, C. S.; SILVA, F. R.; WYPYCH, F.; RAMOS, L. P. Catalisadores heterogêneos para a produção de monoésteres graxos (biodiesel). Química Nova, In Press 2011.
