Reação de Transesterificação do Óleo de babaçu com Aquecimento Convencional (Reator Parr) Empregando o LI p-toluenosulfonato de Colidina [HTPy][p-TSA]

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Verde

Autores

Araújo, W.S. (UFMA) ; Santos, A.M.C.M. (UFAM) ; Nascimento, U.M. (UFMA) ; Silva, F. (UFMA)

Resumo

As pesquisas sobre sínteses de biodiesel evoluem cada dia, devido a impactos causados ao meio ambiente. Este trabalho teve como objetivo obtenção de biodiesel a partir da reação de transesterificação do óleo de babaçu via rota metílica utilizando o Líquido Iônico (LI) p-toluenosulfonato de colidina. Fez-se a análise físico-química do óleo de babaçu, caracterização do catalisador pelas técnicas de FT-IR e RMN1H. O biodiesel metílico de babaçu (BMB) foi analisado por CG-MS e FT-IR. O rendimento a ésteres metílicos foi a partir 70% na reação de transesterificação.

Palavras chaves

Óleo de Babaçu; Líquido Iônico; Biodiesel

Introdução

Atualmente a evolução tecnológica está propiciando vários estudos na área de biocombustíveis na utilização de diversos tipos de catalisadores homogêneos, heterogêneos e enzimáticos empregados na obtenção do biodiesel através da reação de transesterificação . O óleo vegetal é uma matéria prima atóxica, possui baixo índice de acidez, combustão a 360° C, biodegradabilidade de 97% ao contrário dos óleos minerais cuja combustão atinge 160° C e biodegradabilidade de 25,2% (SILVA et al, 2012). As oleaginosas utilizadas na síntese de biodiesel é um meio alternativo para substituição parcial e total dos derivados do petróleo (FERREIRA,2014). Na síntese de biodiesel utilizavam catalisadores homogêneos ácidos, por exemplo, o ácido sulfúrico,, sendo estes inviáveis por serem corrosivos e não reutilizado no meio reacional (FAN et al, 2012). Pesquisas recentes apontam os Líquidos Iônicos (LI) como material alternativo por apresentar baixa toxicidade e pressão de vapor, elevada reatividade (MUHAMMAD et al, 2015), elevada estabilidade térmica e também podem ser reciclados. Seu desenvolvimento tem evoluído bastante adequando-se à realização de várias sínteses orgânicas como biocatálise, hidrogenação, epoxidação, esterificação e outros, tornando-se viável à síntese de biodiesel (ARAÚJO, 2016). O uso de biocombustíveis tem se mostrado promissor para o mercado de trabalho e o meio ambiente (MELO, 2010). Pesquisas comprovam que o biodiesel apresenta inúmeras vantagens comparadas ao petrodiesel por ser um biocombustível renovável, biodegradável, baixo teor de enxofre (ABUBAKAR, SRIRAMULA & RENTON, 2015). No Brasil a produção de biodiesel obtido a partir de diversas oleaginosas, como por exemplo o babaçu, soja , milho, girassol (CREMONEZ et al., 2015)

Material e métodos

O LI p-toluenosulfonato de Colidina utilizado como catalisador neste trabalho foi preparado a partir da metodologia Zhiying Duang et al (2006) e Kai-Xin Li et al (2010) empregando piridina alquílica (2,4,6- trimetilpiridina – Merck; 99,0%) e ácidos de Bronsted: p-TSA (ácido p- toluenosulfônico Sigma; 98,5%). O p-TSA (20,98 g; 0,12 mmol) foi misturado em piridina alquílica (16,22 mL; 0,12 mmol) vigorosamente em refluxo sob agitação 10 h a 80 °C. A fase orgânica foi lavada (5x) com éter de petróleo (Quimex; 99, 5%) (25 mL) e seco a vácuo a 120 °C, onde resultou no produto um sólido de coloração branco cinza (17,8 g; 67,0% de rendimento). Caracterizou-se o LI pelas técnicas de Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier utilizando um espectrômetro da Shimadzu, IR Prestige-21, na região entre 4000 e 400 cm-1 e pastilhas de brometo de potássio (KBr) na Resolução de 4 cm-1 e Ressonância Magnética Nuclear de Próton (RMN1H) utilizando um espectrômetro BRUKER DRX, frequência 400 MHz e tubos com 5 mm de diâmetro. A síntese do biodiesel metílico de babaçu foi utilizado em um reator de alta pressão (Parr, modelo 4843), foi misturado 350 mL de óleo de babaçu (comercial), metanol (Merck 99,8%), razão molar álcool:óleo 10:1 e 1,0 % do líquido iônico a 150° C no período de 1 h 30 min, 2 h e 3 h sob agitação de 500 rpm (TAVARES, 2010). Após a síntese as fases foram separadas (biodiesel e glicerina) por decantação. O biodiesel foi caracterizado por Cromatografia Gasosa com Espectro de Massas (CG-MS), Cromatografia de Camada Delgada (CCF) eEspectroscopia na região do infravermelho (FT-IR).

Resultado e discussão

Os resultados neste trabalho, enfatizam, características importantes dos produtos: Biodiesel Metílico de Babaçu (BMB) e Líquido Iônico p- toluenosulfonato de colidína [TPy+p-TSA-]. O FT-IR do LI (Figura 1A) apresenta modos vibracionais em 1600 e 1500 cm-1 atribuídos ao anel piridínio para as ligações C=N e C=C. Esses modos vibracionais, especificam a presença de aminas aromáticas secundárias (SILVERSTAIN, 2010 & DUSTAN, 2013). Observou-se também modos vibracionais de intensidade média a forte entre 821 e 576 cm-1 fora do plano dos grupos aromáticos. O RMN1H do LI (Figura 1B), apresentou-se deslocamento químico em 7,27 ppm, os hidrogênios em “A”, “B” e “C” do anel piridínio aparecem na forma de multipletos e dubletos com deslocamento químico em 7,88 ppm a 9,00 ppm. O CG-MS do BMB (Figura 2C) observa-se que o laureato de metila é o éster majoritário encontrado no tempo de retenção de 5,737 mim com área de 354,2 nas faixas 44 a 46 °C com rendimento acentuado 3:00 h (71,5%) Apesar da norma Europeia estabelecer um percentual de 96,5% de conversão a ésteres; esta conversão pode ser interferida, devido contaminação no processo do meio do ácido graxo láurico. Apesar da norma de vários países da Europa estabelecer um percentual de 96,5% de conversão a ésteres; ainda sim, esta conversão pode ser interferida, por ações de contaminação no processo do meio do ácido graxo láurico. O FT-IR do BMB (Figura 2D) os modos vibracionais foram os respectivos 2906-2862 cm-1 apresentando pouca absorção no espectro infravermelho produzindo picos de estiramento por apresentar-se espectro simples, características do hidrocarboneto O-H (ácidos), em 1740 cm-1 representa grupo C=O (ésteres alifáticos), C-O em 1125 cm-1 é um estiramento 1630 cm-1 associa-se a ésteres com uma absorção bem intensa.

Estas técnicas mostram de modo quantitativo o comportamento de respectivos compostos.


Essas caracterizações quantitativas demonstram similaridades á figura anterior.

Conclusões

A reação de transesterificação com óleo de babaçu foi realizada no intuito de estudar e aperfeiçoar o processo de obtenção de ésteres metílicos com o líquido iônico p -toluenosulfonato de colidina. O LI demonstrou ser estável e apresentando ponto de fusão de 66,41 °C, 17,8 g e 67,0% de rendimento. Na reação de transesterificação do biodiesel metílico, o LI demonstrou boa atividade catalítica atribuído pela sua forte acidez de Bronsted com resultado na conversão a ésteres metílicos acima de 70% e medida de viscosidade cinemática de 3,38 mm2 s-1.

Agradecimentos

UFMA, NCCA, Fapema e cnpq

Referências

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