Obtenção de Biodiesel de Babaçu Empregando o Catalisador Clorobis(piridina)ferro(III)

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Verde

Autores

Silva Araújo, W. (UFMA) ; da Silva Ribeiro, M.V. (UFMA) ; Garcia Ribeiro, D. (UFMA) ; Correa Mouzinho Santos, A.M. (UFMA/UFAM) ; Magalhães Nascimento, U. (UFMA) ; Rocha Mendonça, S.J. (UFMA/UFAM)

Resumo

O Biodiesel é um biocombustível obtido a partir de óleos vegetais via catálise básica ou ácida. Os catalisadores podem ser homogêneos e heterogêneos, exemplo, complexos de piridina como alternativa e com propriedades catalíticas para diversas reações. Este trabalho teve como objetivo a síntese do catalisador complexo Clorobis(piridina)ferro(III) e avaliação da sua atividade catalítica no processo de transesterificação do óleo de babaçu via rota metílica. O catalisador foi caracterizado FTIR e MEV. Os ésteres foram analisados por cromatografia a gás com detector de ionização em chama (CG-DIC), FTIR e medida de viscosidade cinemática. Os resultados mostram que o catalisador foi efetivo na obtenção dos ésteres metílicos com teor de 70,7% e medida de viscosidade cinemática de 4,14 mm2 s-1.

Palavras chaves

Biodiesel; complexo de piridina; Babaçu

Introdução

O biodiesel tem sido produzido largamente, e uma das formas mais utilizadas para a sua obtenção é a reação de transesterificação, também conhecida como alcoólise de óleos vegetais ou gorduras animais, ou ainda pela esterificação de ácidos graxos livres. O processo de transesterificação, geralmente é realizado via catalise homogênea empregando álcalis ou ácidos. Todavia apresenta alguns inconvenientes: difícil recuperação do glicerol, a interferência dos ácidos graxos livres e a presença de água na reação (Cebin et al., 2010; Talukder et al., 2010). Uma alternativa a utilização dos catalisadores básicos e ácidos, tradicionais, surgem outras classes de compostos com essa função. Entre estes podemos citar os complexos de piridina (YAN et al., 2011; FINASHINA et al., 2016) que têm atraído atenção na produção de biodiesel devido as suas vantagens em relação à separação dos produtos no final da reação e possibilidade de recuperação e reutilização dos catalisadores. Yan et al. (2011) sintetizou um tipo de catalisador sólido complexo bimetálico de cianeto de Fe-(II)-Zn (DMC) para a transesterificação simultânea de triglicerídeos e esterificação de ácidos graxos livres. Finashina e colaboradores (2016) empregaram catalisadores complexos de quitosana com diferentes metais (Zn, Co, Ca, Ni Sn, Pb) para a reação de transesterificação do tributirina e do óleo de fritura e os mesmos foram eficientes no processo de conversão a ésteres. Dessa forma, o objetivo foi sintetizar e aplicar o catalisador complexo de piridina na reação de transesterificação do óleo de babaçu via rota metílica na produção de biodiesel e caracterizar o produto por espectroscopia na região do infravermelho, pela medida de viscosidade cinemática (ATMS D445) e teor de ésteres (EN 14103).

Material e métodos

2.1. Obtenção do Complexo de piridina Clorobis(piridina)ferro(III) Nas reações foram utilizados solventes e reagentes (P.A). O complexo de piridina foi sintetizado misturando 0,12 mol cloreto férrico com 0,12 mol de piridina, sob agitação e foi deixada em refluxo constante e mantida por dez horas a temperatura de 80 °C. A mistura reacional foi filtrada e lavada cinco vezes com éter de petróleo e seco sob vácuo a temperatura de 120 °C por 24 horas. Após a purificação e evaporação do solvente o produto foi caracterizado. 2.2. Caracterização do Clorobis(piridina) ferro(III) O catalisador foi caracterizado por Espectroscopia na região do infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) (Shimadzu, Prestige-21) na região entre 4000 a 400 cm-1 utilizando como suporte pastilhas de brometo de potássio (KBr). Foi realizada análise de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) em um equipamento da marca FEG-VP Zeiss, modelo Supra 35. O sólido foi desaglomerado e colocado em seguida no suporte adequado para as medidas. 2.3. Reação de Transesterificação do Óleo de Babaçu Foram misturados 32,0 mL de metanol e 50,0 mL de óleo de babaçu, na razão molar de 11:1 metanol/óleo, em seguida adicionado 2% m/m de catalisador, a mistura foi colocada em um reator Parr de 300 mL, Série 4561 e controlador Parr 4842, com controle de temperatura e agitação por 8 horas a 170 °C. O produto foi decantado e separado as fases de biodiesel e glicerol. 2.4. Análise do Teor de ésteres do Biodiesel Metílico de Babaçu (BMB) Os ésteres foram caracterizados qualitativamente por FTIR. Na quantificação dos ésteres foi utilizado o CG-DIC. A medida de viscosidade cinemática e o teor de ésteres foram comparados pela Norma ANP nº 04/2012 (ASTM D445), (EN 14103), respectivamente.

Resultado e discussão

3.1. Caracterização do clorobis(piridina)ferro(III) A síntese foi conduzida a partir da reação de complexação e resultando em um sólido na forma de cristal de coloração marrom, P.F. 121 °C e rendimento em massa 24,73 g ou 85,28%. A caracteriza ção em FTIR do complexo de acordo com a figura 1 a) este apresentou modos vibracionais em 1604 cm-1 e 1481 cm-1 estão relacionados às ligações do grupo C=C que corresponde ao estiramento do anel benzênico da piridina com intensidade média, em 3394 cm-1, 2750 cm-1 e 1327 cm-1 referem- se ao grupo do cloro férrico inserido na estrutura do complexo, em 1535 cm-1 encontra-se a ligação do átomo de nitrogênio do anel amino aromático com o metal (Fe). No modo vibracional em 1242-1056 cm-1 aparece uma absorção pouco intensa das vibrações de alongamentos simétricos e assimétricos atribuídos a ligação C-N. O modo vibracional em 740 cm-1 está relacionado ao grupo FeCl3, capaz de formar sítios ácidos na estrutura do complexo de piridina. O modo vibracional em 671 cm-1 é atribuído à ligação C-H fora do plano de curvatura do movimento do anel aromático (SILVERSTEINSTER et al., 2000). A presença desses modos vibracionais identifica os grupos funcionais do complexo clorobis(piridina)ferro(III). 3.2. Caracterização dos Ésteres Metílicos do Biodiesel de Babaçu No FTIR de acordo com a Figura 2-d, os modos vibracionais em 3471 cm-1, 2956 cm-1 e 2855 cm-1 estão relacionados à ligação C-H da cadeia carbônica (MOURA, 2008). Em 1746 cm-1 aparece uma banda com forte intensidade devido à deformação axial do grupo carbonila C=O, entre 1464-1363 cm-1 referem-se as deformações angulares simétricas no plano do grupo metileno CH2. A ligação C-O em 1174 cm-1 é devido às vibrações dos ésteres de cadeia longa.

a) Espectro na região do FTIR do clorobis(piridina)ferro(III) e b) Micrografia do complexo do clorobis(piridina)ferro(III).


2-c Cromatograma dos ésteres metílicos e 2-d Espectro na região do FTIR para o biodiesel metílico de babaçu com clorobis(piridina) ferro(III).

Conclusões

O catalisador clorobis(piridina)ferro(III) foi caracterizado por Espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e observou-se surgimentos de modos vibracionais na molécula do catalisador e a morfologia demonstrou um material compacto na forma de placas. O catalisador mostrou-se efetivo quando aplicado na transesterificação do óleo de babaçu para produção de biodiesel, com teor de ésteres de 70,7% e a medida de viscosidade cinemática foi de 4,14 mm2 s-1.

Agradecimentos

Fapema, CNPq, NCCA, UFMA, Bionorte, IFMA.

Referências

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