Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Verde
TÍTULO: Síntese de biodiesel de babaçu utilizando os líquidos iônicos cloro aluminato de piridina e cloro férrico de piridina como catalisadores.
AUTORES: Santana, P.Y.C. (UFMA) ; Franco, A.S. (UFMA) ; Araújo, W.S. (UFMA) ; Santos, S.F.F. (USP) ; Santos, A.M.C.M. (UFMA) ; Louzeiro, H.C. (UFMA) ; Moura, K.R.M. (UFMA) ; Maciel, A.P. (UFMA) ; Silva, F.C. (UFMA)
RESUMO: Este trabalho descreve a utilização dos líquidos iônicos formados com piridina e cloreto de alumínio hexahidratado e cloreto férrico como catalisadores na reação de transesterificação de óleo de babaçu. A caracterização dos líquidos iônicos foi realizada por espectroscopia na região do infravermelho. Os líquidos iônicos foram eficientes na síntese de biodiesel metílico de babaçu, promovendo bons rendimentos nas seguintes condições reacionais: razão molar óleo: álcool 12:1, 1 % m/v de líquido iônico, temperatura de 170 °C e tempo de 16 horas.
PALAVRAS CHAVES: líquido iônico; biodiesel; óleo de babaçu
INTRODUÇÃO: O biodiesel é considerado uma das opções como fonte de energia renovável, a sua produção é geralmente feita pela reação de transesterificação de óleos vegetais ou gorduras animais com álcoois de cadeia curta na presença de catalisador (LIANG et al., 2010), convencionalmente, hidróxido de sódio (NaOH) ou hidróxido de potássio (KOH). Entretanto, esses catalisadores tendem a produzir sabões, que reduzem o rendimento da reação e dificultam a separação dos produtos, não podem ser reaproveitados no processo e geram resíduos tóxicos conhecidos como “água de lavagem” (LEUNG, WU, LEUNG, 2010). Os líquidos iônicos (LIs) inicialmente conhecidos como sais fundidos, ganham destaque por serem rotas verdes para a síntese do biodiesel, trata-se de líquidos compostos inteiramente de íons com alta estabilidade térmica, não-inflamáveis, têm baixa volatilidade, alta estabilidade química e excelente solubilidade em compostos orgânicos (SOWMIAH et al., 2009). A grande vantagem de se utilizar os LIs está na mobilidade das propriedades físico-químicas, que podem ser moldadas por substituições dos ânions e dos radicais alquilas do cátion(CONSORTI et al., 2001). Portanto, este trabalho tem como objetivo sintetizar,caracterizar e aplicar como catalisadores, o cloro aluminato de piridina e o cloro férrico de piridina, para a produção de biodiesel.
MATERIAL E MÉTODOS: Em todas as reações foram utilizados solventes e reagentes (P.A.). Os líquidos iônicos foram sintetizados misturando a piridina e o cloreto de alumínio hexahidratado sob agitação por 10 horas à temperatura de 80 °C. Após a purificação com éter de petróleo e seco sob vácuo por 24 h à temperatura de 100 °C, em seguida foi caracterizado por espectroscopia na região do infravermelho. Em um Reator Parr de 250 mL foi adicionado 50 g de óleo de babaçu, 32 mL de álcool e 1,0 g do líquido iônico agitada por 16 horas a temperaturas entre 130-170 °C A mistura reacional foi decantada e a glicerina separada. O biodiesel foi purificado com Talco USP Cromoline para retirar os contaminantes coloridos e logo após lavado 5 vezes com água destilada à 50 °C até atingir pH igual a 6. Em seguida secou-se em estufa por 12 horas. Depois o biodiesel foi caracterizado espectroscopia na região do infravermelho, utilizando um espectrofotômetro de IV com Transformada de Fourier, sendo as amostras preparadas em pastilhas de KBr, por último foram determinadas as viscosidade pela Norma ANP 07/2008. O mesmo procedimento foi realizado com o cloreto férrico depois de purificado o mesmo foi caracterizado por microscopia eletrônica de varredura.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A Figura 1-A ilustra a caracterização do cloro férrico de piridina por MEV, onde se verifica uma superfície lisa e compacta. A mudança do cátion piridinio alterou, significativamente, a estrutura do cloreto férrico na reação catalítica, apresentando em sua morfologia agregados de partículas esféricas. Na análise de espectroscopia na região do infravermelho do cloro aluminato de piridina (Figura 1-B) observou-se que, na região de 2920 cm-1 há o estiramento do grupo metileno (CH2). Na banda de absorção de 1459 cm-1 há uma deformação axial na molécula do aromático e na região 1606 cm-1 aparece uma deformação angular assimétrica associada à ligação da piridina. Os produtos das reações de transesterificação foram caracterizados por análise do infravermelho (Figura 2) e observou-se nos espectros que a região de absorção 1650 cm-1 aparece com forte intensidade, devido à deformação axial do grupo carbonila C=O, que representa a função éster, característica do biodiesel. A banda de absorção na região entre 1173-1142 cm-1 da ligação carbono–oxigênio confirma a presença de ésteres na amostra do biodiesel metílico de babaçu. Os produtos da reação de transesterificação obtidos nas temperaturas de 130, 150 e 170 °C foram caracterizados por análise da viscosidade cinemática. O biodiesel produzido à temperatura de 170 °C atendeu ao recomendado pela Resolução 42 da ANP, referente à viscosidade cinemática, apresentando o valor de 4 mm2/s para os dois catalisadores utilizados, cloro aluminato de piridina e cloro férrico de piridina. Na produção do biodiesel metílico de babaçu o rendimento, em massa, foi de 71 %, utilizando ambos os catalisadores.
Figura 1
(A) - MEV do cloro férrico de piridino e (B) - espectro na região do infravermelho do aluminato de piridino.
Figura 2
Espectros do infravermelho do Biodiesel metílico obtido nas temperaturas de 130, 150 e 170 °C empregando o cloro aluminato e cloro ferrico de piridino
CONCLUSÕES: O líquido iônico cloro aluminato de piridina e cloro férrico de piridina foram eficientes como catalisadores na reação de transesterificação. A temperatura mais suscetível à conversão de ésteres foi de 170 °C onde obteve um rendimento de 71 % para ambos os catalisadores.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a Universidade Federal do Maranhão e a FAPEMA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] ANP. Resolução nº. 7 (DOU 20.3.2008). Regulamento Técnico n° 01/ 2008a.
[2] CONSORTI, C. S.; SOUZA, R. F.; DUPONT, J.; SUAREZ, P. A. Z.; Quim. Nova, 2001, 24, 830-837.
[3] CORDEIRO, C. S.; SILVA, F. R. da; WYPYCH, F.; RAMOS, L. P. Quim. Nova, 2011, 34 (3), 477-486.
[4] HA, S. H.; LAN, M. N.; LEE, S. H.; HWANG, S. M.; KOO, Y. M., 2007, 41 (3).
[5] KNOTHE, G. Fuel Proc. Tec., 2005, 86, 059–1070.
[6] LEUNG D. Y. C.; WU, X.; LEUNG, M.K.H.; Appliedenergy, 2010, 87(4), 1083-1095.
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[8] SEDDON, K. R.; J. Chem. Tech. Biotechnol., 1997, 68, 351-356.
[9] SOWMIAH, S.; SRINIVASADESIKAN, V.; TSENG, M. C.; CHU, Y. H.; Molecules, 2009, 14, 3780-3813.