Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Transesterificação de Óleo de Babaçu via Catálise Heterogênea com nióbia-cério
AUTORES: Sousa Leal, S. (UFMA) ; Mondego Teixeira, M. (UFMA) ; Soares da Silva, M.G. (UFMA) ; Carvalho da Silva, F. (UFMA) ; Marques Moura, K.R. (UFMA) ; Pereira Maciel, A. (UFMA)
RESUMO: O catalisador heterogêneo, nióbio modificado com cério, foi preparado pelo
método dos precursores poliméricos, para utilização na transesterificação do óleo
de babaçu com o álcool metílico e etílico. Realizou-se a caracterização do
catalisador por espectroscopia na região do infravermelho, pela técnica de
adsorção de gás (BET), Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Microscopia
Eletrônica de Varredura (MEV) com Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X
(EDS). Os biodieseis obtidos foram analisados quanto ao teor de éster e a
viscosidade cinética a 40°C. O catalisador sintetizado mostrou-se ativo, uma vez
que se observou a conversão dos triacilglicerídeos em ésteres.
PALAVRAS CHAVES: Óleo Vegetal; Catálise Heterogênea; Biocombustíveis
INTRODUÇÃO: O mundo tem enfrentado uma série de problemas devido à acumulação de gases
poluentes na atmosfera, principalmente devido aos derivados dos combustíveis
fósseis, que estão contribuindo para o efeito estufa e mudanças climáticas.
Tentando solucionar estes problemas, surgiu a proposta de modificação de óleos
vegetais e gordura animal através da reação de transesterificação para a
produção do biodiesel que é biodegradável. Este possui propriedades semelhantes
ao diesel de petróleo, podendo substituí-lo total ou parcialmente (BORGES e
DÍAZ, 2012).
Os catalisadores heterogêneos têm sido cada vez mais utilizados na produção de
biodiesel por não formar produtos secundários, como sabão através da
neutralização dos ácidos graxos livres, podendo também ser reutilizado e
regenerado quando perde a atividade catalítica (HÁJEK et al, 2012).
Então neste trabalho será produzido um catalisador heterogêneo que será testado
na reação de transesterificação do óleo de babaçu com o álcool metílico e
etílico.
MATERIAL E MÉTODOS: O catalisador heterogêneo foi obtido pelo método de precursores poliméricos
(PECHINI, 1967), no qual o pentóxido de nióbio hexa hidratado foi disperso em
água destilada e acrescentou-se o precursor polimérico de cério sob agitação
ultrassônica, em seguida levou-se ao banho-maria a 90°C. Após o processo de
secagem, os sólidos obtidos foram submetidos a uma pré-calcinação a 400°C por 2
horas. O produto formado foi desaglomerado e tratado na temperatura de 500°C por
2 horas em forno mufla.
A análise estrutural foi realizada utilizando espectroscopia da região do
infravermelho; a caracterização textural foi realizada pelas técnicas de BET,
Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) e Microscopia Eletrônica de
Varredura (MEV) com Espectrometria de Energia Dispersiva de Raios-X (EDS).
Os ésteres metílicos e etílicos foram obtidos em reator autoclave PARR, MODELO
4843 com o controle da agitação a 550 rpm, na temperatura de 180ºC, no tempo
reacional de 16 horas. Para os ésteres metílicos foram utilizados 50 ml de óleo
e 40 ml de metanol com 2,5 g do catalisador. Para os ésteres etílicos, 35 g do
óleo, 86, 25 ml de etanol e 3,5 g do catalisador.
Os teores de éster dos biodieseis metílicos e etílicos foram determinados de
acordo com a norma EN 14103, e a viscosidade cinemática a 40ºC foi analisada de
acordo com a norma internacional ASTM D 445.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Observou-se no espectro do infravermelho do catalisador um modo vibracional de
alta intensidade na região 500 – 800 cm-1 referente à deformação angular da
ligação Nb-O-Nb.
Pela análise de adsorção de gás (BET) verificou-se que o catalisador possui
baixa porosidade, com uma área superficial de 43,11 m2/g.
A morfologia do catalisador tratado a 500°C por 2 horas em escala micrométrica
mostra a presença de um aglomerado de pequenas partículas esféricas distribuídas
na superfície de partículas maiores (figura 1).
Os teores dos ésteres calculados segundo a norma EN 14103 para o biodiesel
metílico foi de 60% e para o biodiesel etílico 27%.
Nas condições estudadas observou-se que houve uma maior conversão para o éster
metílico de mais que o dobro do etílico, isto pode ser justificado pelo fato da
cadeia carbônica do etanol ser mais longa, e como consequência provoca a sua
baixa reatividade na transesterificação (HAJEK et al, 2012). O metanol tem maior
polaridade e cadeia mais curta, e isso favorece a interação entre as moléculas
durante a reação (BORGES e DÍAZ, 2012; CANNILLA et al, 2010).
Analisou-se a viscosidade cinemática a 40°C das amostras e somente o biodiesel
metílico bruto (não purificado), com 4,3169 mm2/s, se encontra de acordo com a
norma da ANP n° 7/2008 (3,0-6,0 mm2/s).
Figura 1
Micrografia do Ce/Nb2O5 tratado a 500ºC por 2 horas.
Resolução: 30.000x.
CONCLUSÕES: O catalisador heterogêneo obtido através da modificação da nióbia com o óxido de
cério se mostrou eficiente, uma vez que se observou a produção de ésteres a partir
do óleo de babaçu.
O biodiesel metílico apresentou o melhor resultado de conversão, obtendo teor de
éster de 60% para biodiesel bruto e viscosidade cinemática dentro das normas ANP.
Já o biodiesel etílico apresentou um menor teor de éster, portanto uma menor
conversão devido à cinética de reação ser desfavorecida pelo aumento da cadeia
carbônica do álcool, acarretando num menor rendimento e consequente aumento da
viscosidade.
AGRADECIMENTOS: CNPq, UFMA, FAPEMA
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BORGES, M. E.; DÍAZ, L. 2012. Recent developments on heterogeneous catalysts for biodiesel production by oil esterification and transesterification reactions: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16: 2839-2849.
CANNILLA, C.; BONURA, G.; ROMBI, E.; ARENA, F.; FRUSTERI, F. 2010. Highly effective MnCeOx catalysts for biodiesel production by transesterification of vegetable oils with methanol. Applied Catalysis A: General, 382: 158-166.
HÁJEK, M.; SKOPAL, F.; CAPEK, L.; CERNOCH, M.; KUTÁLEK, P. 2012. Ethanolysis of rapeseed oil by KOH as homogeneous and as heterogeneous catalyst supported on alumina and CaO. Energy, 48: 392-397.
PECHINI, M. P. 1967. US pat. 3,3306,97.
VELICˇKOVIC, A. V.; STAMENKOVIC, O. S.; TODOROVIC, Z. B.; VELJKOVIC, V. B. 2013. Application of the full factorial design to optimization of base-catalyzed sunflower oil ethanolysis. Fuel, 104: 433-442.