ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE HIDROTALCITAS CALCINADAS E SUA APLICAÇÃO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL
AUTORES: ROCHA, R.L.P. (IFPI) ; SILVA, M.G.O. (UFPI) ; CARVALHO, L.M.G. (UFPI) ; MOURA, E.M. (UFPI) ; MOURA, C.V.R. (UFPI)
RESUMO: O presente trabalho apresenta um estudo da atividade catalítica de hidrotalcitas calcinadas de Mg2+ e Al3+ pelo método de coprecipitação para a reação de transesterificação do óleo de babaçu. Os materiais obtidos foram caracterizados por BET e MEV, observando-se a formação de hidrotalcitas. A análise por RMN 1H dos produtos da transesterificação do óleo de babaçu utilizando as hidrotalcitas calcinadas nas proporções 4:1, 3:1 e 2:1, como catalisadores, demonstrou que ocorreu a formação dos ésteres metílicos (produtos da transesterificação utilizando metanol). As conversões utilizando este catalisador foram de 24% (4:1), 18% (3:1), 14% (2:1), apresentando resultados dentro da média esperada para este catalisador na reação de transesterificação.
PALAVRAS CHAVES: hidrotalcita, mev, ésteres metílicos
INTRODUÇÃO: Atualmente, a humanidade tem enfrentado grandes problemas, como por exemplo, a fome, a falta de energia e poluição do meio ambiente. Razões climáticas, a segurança energética, questões ambientais, sociais e econômicas estimularam o interesse na produção de biomassa.
O uso de biocombustíveis não é apenas uma alternativa econômica e segura para os combustíveis fósseis, mas ela também tem muitos aspectos ambientais e sociais favoráveis: biodiesel é biodegradável, pode ser produzido a partir de materiais renováveis, não contém enxofre, não contém qualquer um dos agentes cancerígenos encontrados no óleo diesel. O biocombustível alternativo que mais se tem difundido é o biodiesel (PARENTE, 2003; SCHUCHARDT et al., 1998).
Desta forma, buscou-se neste trabalho estudar a reação de transesterificação para produção de biodiesel, utilizando-se catálise heterogênea, onde os catalisadores foram hidrotalcitas calcinadas (HTCs) de Mg2+ e Al3+.
MATERIAL E MÉTODOS: As hidrotalcitas foram preparadas em diferentes proporções e sintetizadas pelo método de coprecipitação, adaptando-se o procedimento já descrito na literatura (WU, 2005), na qual foram dissolvidos 14 g de NaOH e 15,9 g de Na2CO3 em 70 mL de água destilada. À mistura foi constantemente adicionada quantidades de x mol Mg(NO3)2.6H2O e y mol Al(NO3)3.9H2O, onde x + y = 0,30 mol, nas proporções 3:1; 4:1, dissolvidos em 100 mL de água destilada, procedimento este que durou 3 horas a uma temperatura de 60 ºC sob agitação. A mistura resultante foi centrifugada, lavada, seca por 12 horas a 110 ºC e calcinada num forno tipo mufla por quatro horas a uma temperatura de 450 ºC com uma taxa de aquecimento de 5 ºC min-1.
As reações de transesterificação foram realizadas com uma razão molar metanol: triacilglicerol de 6:1. As quantidades utilizadas nas reações foram 50 g de óleo de babaçu, 10 g de metanol e 0,75 g (1,5% m/m) de catalisador. Os reagentes foram transferidos para um balão de fundo redondo de 50 mL e a mistura ficou sob agitação magnética em refluxo a uma temperatura de 65 ºC por 4 horas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A caracterização da estrutura, como determinar a área específica, volume e tamanho dos poros é fundamental para compreender a atividade catalítica de uma determinada espécie.
Os resultados de análise de área específica das hidrotalcitas são mostrados na Tabela 1, um aumento da área superficial da argila geralmente confere uma maior atividade a mesma, pois quanto maior a sua área, maior a possibilidade da quantidade de sítio ativos presentes nesta superfície.
O aumento do teor de Mg reduziu progressivamente a superfície da hidrotalcita 2:1 para 3:1. Esta perda gradual é atribuída ao efeito da decomposição de CO32- sobre a morfologia do material (CANTRELL, 2005).
O MEV pode fornecer informações sobre a morfologia e identificação de elementos químicos de uma amostra sólida (MACHADO et al., 2007). A Figura 1 (a, b e c) mostra as micrografias das amostras de HTC de magnésio e alumínio nas proporções de 2:1, 3:1 e 4:1, respectivamente.
Pode-se perceber na fig. 1b, o indício de morfologia laminar característico de hidrotalcitas; porém, para mais detalhes é necessário um aparelho de maior resolução, pois o tamanho do cristalito das amostras é em escala nanométrica.
A análise de RMN 1H dos ésteres metílicos obtidos com as HTC confirma que ocorreu transesterificação, por apresentar um simpleto característico dos hidrogênios oximetílicos que não aparece no espectro do óleo, sendo observados também sinais de hidrogênios oximetilênicos característicos de triacilgliceróis, sendo atribuídos a conversão parcial do óleo. A ordem das conversões utilizando as HTC 4:1, 3:1 e 2:1, ficaram em 24%, 18% e 14%, respectivamente, valores que estão de acordo com a literatura, já que o aumento do teor de Mg na estrutura desta argila, causa uma elevação na atividade catalítica (CANTRELL, 2005).
CONCLUSÕES: As hidrotalcitas sintetizadas pelo método de coprecipitação são em escala nanométrica, e obtiveram resultados satisfatórios frente à reação de transesterificação, uma vez que a conversão foi estimada por análises de RMN 1H confirmando que ocorreu a transesterificação do óleo in natura.
AGRADECIMENTOS: FAPEPI, CNPq, CAPES, FINEP, UFPI e UFScar-LIEC, Texas A&M University (Department of Chemistry).
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CANTRELL, D. G.; GILLIE, L. J.; LEE, A. F. E WILSON, K. 2005. Structure-reactivity correlations in MgAl hydrotalcite catalysts for biodiesel synthesis. Applied Catalysis A: General, 287, 183-190.
MACHADO, G.; GOMES, C. I.; DEDAVID, B. A. 2007. Microscopia eletrônica de varredura - aplicações e preparação de amostras. Edipucrs: Porto Alegre-RS.
PARENTE, E. J. de S. 2003. Biodiesel – Uma aventura tecnológica num país engraçado. Unigráfica: Fortaleza-CE.
SCHUCHARDT, U.; SERCHELI, R.; VARGAS, R. M. 1998. Transesterification of vegetable oils: a review. Journal of the Brazilian Chemical Society, 9, 199–210.
WU, Q.; OLAFSEN, A.; VISTAD, B.; ROOTS, J.; NORBY, P. 2005. Delamination and restacking of a layered double hydroxide with nitrate as counter anion. Journal of Materials Chemistry, 15, 4695-4700.
