ESTUDO CINÉTICO DA DECOMPOSIÇÃO TÉRMICA DO ÁCIDO PALMÍTICO VIA ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Físico-Química

Autores

Almeida, C.M.T. (UFPE) ; Bezerra, V.V.L. (UFPE) ; Barbosa, C.M.B.M. (UFPE) ; Frety, R.T.F. (UFPE) ; Pacheco, J.G.A. (UFPE)

Resumo

Este trabalho propõe o estudo cinético da decomposição térmica do ácido palmítico via análise termogravimétrica. Os testes foram realizados em uma termobalança sob fluxo de nitrogênio, utilizando uma faixa de temperatura de 30-900°C, em diferentes taxas de aquecimento (5, 10, 30 e 40°C/min). As curvas TG/DTG indicam que o ácido palmítico apresenta uma única etapa de perda de massa, atribuída ao colapso do triglicerídeo em moléculas orgânicas de menor cadeia. Os parâmetros cinéticos foram estimados a partir do modelo de cinética livre proposto por Vyazovkin. Os valores médios obtidos para a energia de ativação e para o fator pré-exponencial de Arrhenius na decomposição térmica do ácido em estudo foram 85,6 kJ/mol e 1,4x10⁸ s^-1, respectivamente.

Palavras chaves

Ácido palmítico; Termogravimetria; Vyazovkin

Introdução

O uso de matérias-primas renováveis é um importante desafio para aumentar a presença de biocombustíveis na matriz energética brasileira. Alternativas de processamento de óleos e gorduras estão sendo estudadas, apontando para a diversidade tanto de matérias-primas quanto de processos e de diferentes tipos de biocombustíveis (SUAREZ et al, 2009). Os ácidos graxos presentes na composição de óleos vegetais são moléculas constituídas de uma cadeia hidrocarbonada e um grupamento carboxila, sendo classificados como saturados ou insaturados, a depender da ausência ou presença de ligações duplas ou triplas, respectivamente. O ácido palmítico ou ácido hexadecanóico possui cadeia carbônica saturada com 16 átomos de carbono, estando presente na composição de uma gama de óleos vegetais, a citar os óleos de soja, algodão, girassol e pinhão manso (FASSINOU et al, 2010). O estudo cinético da decomposição térmica do ácido palmítico pode ser realizado segundo o modelo de cinética livre proposto por Viazovkin, que permite a avaliação de parâmetros cinéticos sem a escolha de um mecanismo de reação. Para isso, a decomposição térmica é realizada a diferentes taxas de aquecimento (β) e as curvas de conversão são calculadas a partir dos dados termogravimétricos. Para cada conversão (α), ln(β/Tα²) é plotado versus (10³/T_α), resultando em uma linha reta cujo coeficiente angular é igual a (-E_α/R) (VIAZOVKIN e SBIRRAZZUOLI, 2006), conforme Equação 1: ln(β/Tα²)=ln(AR/E_αg(α))- (E_α/RT_α).

Material e métodos

O ácido palmítico foi obtido por meio da empresa Sigma-Aldrich, apresentando uma pureza de 99%. O mesmo foi submetido a ensaios termogravimétricos utilizando uma termobalança Perkin Elmer, modelo STA 6000. Os testes dinâmicos foram realizados sob fluxo de nitrogênio (20 mL/min), utilizando uma faixa de temperatura de 30- 900°C, em diferentes taxas de aquecimento (5, 10, 30 e 40 °C/min). A massa de ácido palmítico utilizada nas medições foi fixada em 10 mg. Os resultados obtidos por meio da termogravimetria foram analisados e tratados com o auxílio do software Pyris. Os parâmetros cinéticos foram calculados fazendo-se uso de uma planilha Excel.

Resultado e discussão

A Figura 1 apresenta as curvas termogravimétricas, TG e DTG, da decomposição térmica do ácido palmítico em diferentes taxas de aquecimento. A partir das curvas TG observa-se que quanto maior for a taxa de aquecimento utilizada no processo de decomposição, maior será a faixa de temperatura requerida para uma completa perda de massa. Por meio das curvas DTG constata-se que a decomposição do ácido em estudo apresenta um único intervalo de perda de massa, que pode está associado ao colapso do triglicerídeo em moléculas orgânicas menores (BISWAS e SHARMA, 2013). Os parâmetros cinéticos obtidos na decomposição térmica do ácido palmítico foram estimados a partir do modelo de cinética livre proposto por Vyazovkin. Os valores médios da energia de ativação efetiva (E_α) e do fator pré-exponencial de Arrhenius (A) foram obtidos a partir dos coeficientes angular e linear das retas isoconversionais das Figura 2, respectivamente. Ainda na Figura 2, o grau de conversão (α) variou de 10% a 90% e os valores médios obtidos para E_α e A foram 85,6 kJ/mol e 1,4x10⁸ s^-1, respectivamente.

A Figura 1 apresenta as curvas de TG e DTG para a decomposição térmica do ácido palmítico em diferentes taxas de aquecimento.


A Figura 2 apresenta as retas isoconvercionais do ácido palmítico numa faixa de conversão de 10 a 90%.

Conclusões

A partir dos resultados obtidos nesse trabalho, constata-se que o processo de decomposição térmica do ácido palmítico ocorre em uma única etapa de perda de massa, podendo está associada à quebra da cadeia do triglicerídeo em moléculas orgânicas menores. Além disso, o modelo de cinética livre proposto por Vyazovkin apresentou resultados satisfatórios na determinação dos parâmetros cinéticos relacionados ao estudo referente à decomposição térmica do ácido palmítico.

Agradecimentos

Os autores gostariam de agradecer ao Programa de Recursos Humanos da Petrobrás (PRH-28/ANP) e a Universidade federal de pernambuco (UFPE).

Referências

BISWAS, S.; SHARMA, D. Studies on cracking of Jatropha oil. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, v. 99, 122–129, 2013.

FASSINOU, W. F.; SAKO, A.; FOFANA, A.; KOUA, K. B.; TOURE, S. Fatty acids composition as a means to estimate the high heating value (HHV) of vegetable oils and biodiesel fuels. Energy, n° 12, v. 35, 4949–4954, 2010.

SUAREZ, P. A. Z.; SANTOS, A. L. F.; RODRIGUES, J. P.; ALVES, M. B. Biocombustíveis a partir de óleos e gorduras: desafios tecnológicos para viabilizá-los. Química Nova, n° 3, v. 32, 768-775, 2009.

VYAZOVKIN, S.; SBIRRAZZUOLI, N. Isoconversional Kinetic Analysis of Thermally Stimulated Processes in Polymers. Macromolecular Rapid Communications, v. 27, 1515-1532, 2006.