ÁREA: Tecnologia
TÍTULO: Emprego de KF/(CCA, Alumina e MCM-41) na esterificação do ácido oleico
AUTORES: SOARES, A.B. E REIS, J.Z. (IFES)
RESUMO: Preparou-se o catalisador heterogêneo KF/CCA, a partir da casca de arroz, para a esterificação do ácido oleico e obtenção de ésteres metílicos, biodiesel. O material foi caracterizado por área específica, ATG-DTG e difração de raios-X. A esterificação foi feita usando a relação molar metanol: ácido oléico de 2:1, juntamente com 1% (m/m) de catalisador, verificou-se uma conversão próxima de 55%. Obteve-se área específica das CCA lixiviada de 230,2 m2/g, porém após a impregnação houve redução para 2,3 m2/g, devido à deposição do KF no suporte. Verificou-se por ATG-DTG que a melhor temperatura para oxidação de toda a matriz carbonosa foi de 470°C na casca de arroz. Assim, a sílica obtida pelas CCA, mostrou-se como um material efetivo na obtenção do catalisador.
PALAVRAS CHAVES: esterificação, kf, cinzas de casca de arroz.
INTRODUÇÃO: Atualmente, os combustíveis fósseis tornaram-se a principal fonte energética no mundo, sendo esgotável e não autossuficiente na captação do carbono gerado pela sua combustão (Wenlei & Li, 2006). Há assim, a necessidade de um combustível que possa suprir a demanda nacional dos veículos de grande porte. O biodiesel surge como uma saída ao monopólio do combustível fóssil, no entanto sua síntese ainda não proporciona uma rentabilidade aceitável (Samart, et al., 2009). O uso de rejeitos da sociedade, tal como o óleo residual de fritura, surge como saída ao custeio da matéria-prima. Na transesterificação do óleo residual de fritura. Existem alguns problemas como a saponificação com o emprego de catalisadores básicos devido à alta quantidade de ácidos graxos livres. Desta forma, o uso de um catalisador heterogêneo torna-se viável, a fim de reduzir alguns problemas reacionais. O Brasil é um grande produtor de arroz (http://sistemasdeproducao.cnptia.embrapa.br), logo o resíduo deste material poderia ser empregado em catálise, como suporte, visto que 20% das cascas do arroz são cinzas. Desta forma, o presente trabalho vem estudar o emprego das cinzas da casca de arroz impregnado com KF para esterificação do ácido oleico.
MATERIAL E MÉTODOS: Cerca de 30,0 g de Casca de Arroz (CA) foram imersas em 500 mL de solução de ácido clorídrico (HCl) 20% v/v. Este material foi aquecido por 1 h após a ebulição. Em seguida, a CA lixiviada foi lavada até pH 6 com água destilada e levada a estufa por 24 h a 60 °C. Posteriormente, a CA foi calcinada a 500°C por 3h. As CCA foram maceradas com o auxílio de gral e pistilo. Em seguida foi peneirada com uma peneira de malha de 60 Mesh. Inicialmente, secou-se o KF por 3 h em estufa a 140 °C. Misturou-se mecanicamente o KF à CCA numa proporção 4:6 em massa. A essa misturada adicionou-se 10 mL de água ultrapura, já que a proporção respeitada foi 1 g de mistura sólida: 2 mL de água. O excesso de água foi removido a vácuo e o catalisador foi ativado a 100°C por 3h. Caracterização do catalisador: O suporte foi caracterizado antes e após a sua impregnação com o KF a fim de comparação dos resultados. Fez-se a medida de Área específica, ATG-DTG. Síntese do biodiesel: A esterificação foi feita usando um balão de fundo redondo acoplado a um condensador de bolas, e ao balão se adicionou ácido oleico e metanol na proporção 1:2, com posterior adição do catalisador a 1% (m/m) em relação ao ácido oleico sendo que a reação se procedeu por 8h a 64ºC (Figura 1). Caracterização da fase orgânica: Índice de acidez e Cromatografia em camada delgada.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A lixiviação da casca de arroz intensificou o tom amarronzado da CA, enquanto que a calcinação removeu todos compostos orgânicos promovendo a formação de sílica e óxidos básicos (Figura 2). A Análise Termogravimétrica (ATG) demonstrou que a melhor temperatura de oxidação final da matéria orgânica foi de 470ºC, sendo ideal visto que neste trabalho a calcinação se fez a 500ºC. Pela análise de área específica BET pôde-se observar que inicialmente as CCA apresentavam 230,2 m2/g, distinguindo bem as etapas de degradação da matriz carbonosa. No entanto, após a impregnação com o KF a área específica decaiu para 2,3 m2/g, devido a deposição do catalisador no suporte, o que de acordo com Lachter, et al.,2006, indica a formação de fortes sítios básicos. A análise de cromatografia em camada delgada serviu de teste qualitativo para a confirmação da presença de biodiesel, sendo este presente em todas as amostras. Já o índice de acidez pôde avaliar quantitativamente o catalisador com seus suportes. Por meio deste teste foi encontrado rendimento satisfatório de aproximadamente 55% ao se usar o a CCA como suporte, aumentando sua credibilidade. Assim as análises serviram ao propósito inicial.
CONCLUSÕES: Foi possível preparar o catalisador KF/CCA com área específica de 2,3 m2/g a fim de obter os ésteres metílicos com conversão de 55%. Desta forma, as cinzas da casca de arroz podem ser consideradas um material promissor para emprego em catálise, uma vez que se reutilizam rejeitos que eram indevidamente descartados.
AGRADECIMENTOS: À professora orientadora Ana Brígida Soares, aos integrantes do laboratório do IFES, ao CNPq e a meus familiares.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Lachter, Elisabeth R. et al. Uso de KF/Alumina como catalisador na produção de biodiesel. 2006. Trabalho acadêmico, UFRJ, XX Simpósio Ibero-americano de catálise.
C. Smart. Heterogeneous catalysis of transesterification of soybean oil using KI/mesoporous silica.2009. Fuel Processing Technology. (2009)
Xie, Wenlei et al., Alumina-supported potassium iodide as a heterogeneous catalyst for biodiesel production from soybean oil, 2006.
