TRANSESTERIFICAÇÃO DO ÓLEO DE BABAÇU COM ÁLCOOL ISOAMÍLICO NA PRESENÇA DE MAGNÉSIO SUPORTADO EM ALUMINA.

ÁREA

Química Ambiental

Autores

Holanda, M.F.A. (UFMA) ; Mendonça, C.J.S. (UFMA) ; Nascimento, W.C.L. (UFMA) ; Mendes, L.Y.V. (UFMA) ; Silva, F.C. (UFMA) ; Prazeres, G.M.P. (UFMA) ; Maciel, A.P. (UFMA)

RESUMO

O presente trabalho descreve o uso do catalisador heterogêneo (Al2O3/MgO) na reação de transesterificação do óleo babaçu com álcool isoamílico. A caracterização do catalisador alumina/magnésio foi realizada por espectroscopia de absorção na região do infravermelho, em um Espectrofotômetro de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), MEV-EDS e DRX. Foi realizado um planejamento experimental fatorial das condições reacionais. Os gráficos de superfície de resposta mostraram as condições ótimas reais do processo de conversão de ésteres isoamílicos. Os resultados obtidos confirmam que é possível o uso do álcool isoamílico na conversão de ésteres isoamílicos via catálise heterogênea.

Palavras Chaves

Catálise heterogênea; Óleo babaçu; Álcool isoamílico

Introdução

A reação de transesterificação tem sido amplamente divulgada graças a sua aplicação para a produção de biodiesel a partir de óleos vegetais e/ou gorduras animais (SUARES et al, 2007). O processo de transesterificação de óleos vegetais mais utilizado atualmente é feito com álcool de cadeia curta, principalmente o metanol e etanol devido as suas características físicas e químicas e baixo custo por meio da catálise homogênea. Em razão de alguns casos o alcance de altos valores de conversão em sistemas através da catálise heterogênea possibilitar o uso de álcoois de maior peso molecular, testou-se na reação de transesterificação do óleo de coco babaçu, o álcool isoamílico por apresentar cadeia carbônica maior entre os álcoois citados. O babaçu é uma palmeira muito abundante na região Norte e Nordeste do Brasil. Produz frutos na forma de elipsoide, chamados de coco babaçu. Cada fruto é constituído de epicarpo, mesocarpo, endocarpo e amêndoa, com 13, 20, 60 e 7%, em massa, respectivamente. (TEIXEIRA, 2008; MANIGLIA, B. C.; TAPIABLÁCIDO, 2016). Atualmente, o desenvolvimento de rotas alternativas para síntese de compostos químicos com aplicação na indústria química tem atraído muitos pesquisadores. É importante ressaltar que, poucos estudos têm sido realizados usando o álcool isoamílico na reação de transesterificação via catálise homogênea e enzimática e, até o presente momento, não se encontra facilmente trabalhos envolvendo estudo da reação de transesterificação do óleo de coco babaçu com álcool isoamílico via catálise heterogênea. Diante do exposto, neste trabalho foi avaliado a viabilidade do álcool isoamílico na reação de transesterificação do óleo babaçu e verificado a atividade do catalisador heterogêneo na conversão de ésteres isoamílicos.

Material e métodos

Os experimentos foram realizados no Núcleo de Combustíveis, Catálise e Ambiental (NCCA) da Universidade Federal do Maranhão (UFMA). O catalisador heterogêneo foi preparado pela modificação da superfície de alumina comercial com precursor polimérico de Óxido de Magnésio. Para a caracterização do catalisador foram usadas as técnicas de Microscopia de varredura eletrônica com energia dispersiva de Raios X (MEV - EDS), difração de Raios X e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). O catalisador foi usado em reações de transesterificação de triacilgliceróis do óleo de babaçu (Attalea sp.) com álcool isoamílico. As reações foram realizadas num reator, com controle de aquecimento e agitação da marca Parr. A mistura reacional (óleo, álcool isoamílico e catalisador) foi mantida sob agitação constante. Após a reação de transesterificação, o catalisador foi separado do meio reacional por filtração. O filtrado foi então colocado em funil de decantação e mantido em repouso por 24 horas. Em seguida a mistura passou por um processo de destilação do álcool em excesso. Após o processo de destilação, as reações foram purificadas. Para o estudo dos parâmetros, foi realizada a otimização estatística da reação de transesterificação do óleo de babaçu sobre o rendimento dos ésteres a partir do Planejamento Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR).

Resultado e discussão

Na Figura 1 ilustra os resultados da caracterização do catalisador pelas técnicas de DRX, FTIR e MEV. Os resultados da difração de raios X mostram que o suporte alumina é principalmente composto pelas estruturas romboédrica, #, e monoclínica, . Não foram observadas fases cristalinas de magnésio (Fig. 1A). Na Fig. 1B são observados os espectros de infravermelho do catalisador Alumina modificada com Magnésio e Alumina antes de ser modificada. O modo vibracional que abrange a região entre 3429 cm-1 é atribuído as vibrações do estiramento O-H oriunda das fases hidróxidos presentes nos catalisadores modificados com magnésio. Na região compreendida entre 536-698 cm-1, temos as vibrações atribuídas às ligações entre o metal e o oxigênio Al– O, e também há um desdobramento nessa mesma faixa devido às ligações Al– O – Al decorrente da interação com o óxido (Mg). De acordo com os resultados na Fig. 2A, observou-se que os valores de rendimento são maiores quando se utiliza a concentração de catalisador abaixo de 0,8 % e temperatura na faixa de 110 °C – 120 °C. A Fig. 2B representa a superfície de resposta e mostra que as maiores conversões de ésteres são obtidas a uma maior faixa de razão molar óleo:álcool isoamílico e baixa concentração de catalisador. A superfície de resposta obtida na Fig. 2C mostra que os valores máximos da conversão de ésteres isoamílicos são obtidos em valor maior de razão molar e temperatura na faixa de 115 °C – 133 °C.

Figura 1 – Caracterização morfológica e estrutural do catalisador. A) DRX; B) FTIR; C) MEV suporte; D) MEV catalisador.


Figura 2-Gráficos de superfície de resposta do rendimento da transesterificação do óleo de babaçu.

Conclusões

A formação do catalisador do óxido de magnésio suportado na alumina foi confirmada pelas técnicas FTIR e MEV. Foi possível observar a modificação que o óxido do magnésio proporcionou à alumina. Os resultados obtidos a partir dos gráficos de curva de contorno e superfície de resposta mostram as condições ótimas reais do processo de conversão de ésteres isoamílicos. Os resultados da reação de transesterificação do óleo babaçu com álcool isoamílico confirma a possibilidade de seu uso na conversão de ésteres isoamílicos.

Agradecimentos

UFMA, Núcleo de Combustíveis, Catálise e Ambiental (NCCA), CNPq, CAPES e FAPEMA pelo apoio.

Referências

CERON, A. A. S. Produção de ésteres alquílicos com potencial lubrificante por transesterificação enzimática do óleo de palmiste e álcoois superiores. Tese Doutorado. Lorena, 2017. 152p.

FONSECA, J. M. et al. Biodiesel from waste frying oils: Methods of production and purification. Energy Conversion and Management, v. 184, p. 205– 218, 2019.

MANIGLIA, B. C.; TAPIA-BLÁCIDO, D. R. Isolation and characterization of starch from babassu mesocarp. Food Hydrocolloids, v. 55, p. 47 - 55, 2016.

PAVIA, Donald L. et al. Introdução à espectroscopia. Cengage Learning, 2010.
PECHINI, M. Method of preparing lead and alcaline earth titanates and niobates and coating method using the same to form a capacitor. Us Pat. n. 3330697, 1967.

SUAREZ, P.A.Z.; MENEGHETTI, S.M.P.; MENEGHETTI, M.R.; WOLF, C.R. Transformação de triglicerídeos em combustíveis, materiais poliméricos e insumos. Química Nova, v. 30, n. 3, p. 667-676, 2007.

TEIXEIRA, M. A. Babassu - A new approach for an ancient Brazilian biomass. Biomass Bioenergy, v. 32, p. 857 – 864, 2008.