TÍTULO: Efeito do Tratamento Ácido em Resinas de Troca Iônica na Produção de Biodiesel

AUTORES: Altino, F.M.R.S. (UFAL) ; Barros, A.P.S. (UFAL) ; Oliveira, H.M.T. (UFAL) ; Meneghetti, M.R. (UFAL) ; Meneghetti, S.M.P. (UFAL)

RESUMO:Neste trabalho foram utilizadas as resinas de troca iônica pré-tratadas com ácido clorídrico e sem pré-tratamento, como catalisadores heterogêneos na produção de biodiesel. Os polímeros comerciais estudados foram Dowex DR-2030, Amberlyst 15, e Lewatit GF 101. As reações foram conduzidas em um reator batelada de vidro, acoplado a um condensador.Das resinas analisadas a Dowex DR-2030 sem pré- tratamento foi a que apresentou o maior rendimento em biodiesel, sendo que no tempo reacional de 4 horas observou-se uma conversão de 12,6 %.

PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Resina de troca iônica; Transesterificação

INTRODUÇÃO:A produção de combustíveis tem despertado grande interesse nos setores produtivos e acadêmico. O biodiesel representa uma alternativa para reduzir as emissões de gases e o aquecimento global, problemas esses que estão relacionados com a ampla utilização de combustíveis fósseis. O principal processo, para produção de biodiesel, empregado atualmente no Brasil e no mundo é transesterificação. Esse processo consiste na reação entre óleos e/ou gorduras e alcoóis de cadeia curta, na presença de um catalisador. O uso da catálise tradicional homogênea na produção de biodiesel tem sido a mais utilizada na aplicação industrial. Porém esta apresenta uma série de desvantagens como perda de material, utilização de matérias-primas de alta pureza e outras. A reação de transesterificação pode ser realizada com catalisadores ácidos heterogêneos. Estes apresentam algumas vantagens sob os catalisadores homogênios, tais como: fácil separação do produto da reação, os produtos são obtidos com alto grau de pureza, como também tem a possibilidade de regeneração e reutilização do catalisador, além de não serem corrosivos e dispensarem a etapa de lavagem do produto (DABDOUB,2009; FERREIRA,2007; SUPPES,2004; SOLDI,2007) Neste trabalho foram utilizadas, como catalisadores heterogêneos na produção de biodiesel, as resinas de troca iônica pré-tratadas com ácido clorídrico e sem pré-tratamento, a fim de comparar o efeito do pré-tratamento na atividade catalítica. Os polímeros comerciais estudados foram Dowex DR-2030, Amberlyst 15, ambas adquiridas no Sigma Aldrich, e Lewatit GF 101 doada pela Lanxess. As reações foram conduzidas em um reator batelada de vidro, acoplado a um condensador. As reações foram avaliadas nos seguintes tempos reacionais de 1, 2, 3 e 4 horas.

MATERIAL E MÉTODOS:Foram avaliados três tipos de matrizes poliméricas comerciais nas reações de transesterificação: Dowex- DR 2030 (Sigma Aldrich), Amberlyst 15 (Sigma Aldrich) e a Lewatit GF 101 (Lanxess). Os reagentes utilizados foram óleo de soja comercial (Soya) e álcool metílico. As reações foram realizadas em reator de vidro acoplado a um condensador. Algumas reações foram realizadas com o catalisador após pré-tratamento, segundo o procedimento a seguir: cerca de 50 mL do polímero foram empacotados em um funil com o disco de vidro sintetizado de 100 mL, onde foram passados letamente 300 mL de uma solução aquosa de ácido clorídrico (HCl) 1,8mol/L com a vazão de 10 ml/min. as resinas foram mergulhadas na solução do ácido, mantendo sempre um nível de 2 cm acima. Exaustivamente a resina em seguida é lavada com água deionizada, até o momento que o teste com o nitrato de prata não detecte íons cloretos (na formação do complexo). Por fim, a resina foi percolada com três porções de 50 mL de metanol, e posta na estufa a 85 oC, até manter peso constante. Foram avaliados os seguintes parâmetros reacionais: tempo, e tipo de resina (com e sem pré-tratamento). O aparelho cromatógrafo 3400 CX da Varian, com coluna cromatográfica capilar, fase polar de polietileno glicol, foi utilizado para determinar as porcentagens de triglicerídeos convertido em mono alquil ésteres (biodiesel).

RESULTADOS E DISCUSSÃO:A Figura 1 apresenta os resultados obtidos nas reações de transesterificação no reator de vidro com condensador acoplado, as condições reações foram 600C, 20 % do teor da resina em comparação a massa do óleo e com razão molar 1:6, óleo/metanol. As reações realizadas sem pré-tratamento das resinas foram publicadas anteriormente pelos mesmos autores (BARROS,2012). Observou-se que a reação realizada com a resina Lewatit GF-101 apresentou um baixo rendimento em biodiesel, independentemente das resinas terem sido submetidas ao pré-tratamento ou não, tendo a mesma apresentada pouca atividade catalítica em todos os tempos reacionais avaliados. As reações realizadas com a resina de troca iônica Amberlyst 15, mostrou um pequeno aumento nas conversões de triglicerídeos em mono éster alquil com o pré-tratamento. Nas reações com a resina sem pré-tratamento, o catalisador não apresentou atividade catalítica nos tempos reacionais de 1, 2 e 3 horas. Foi observado conversão em biodiesel apenas no tempo reacional de 4 horas (aproximadamente 1%). As reações realizadas com a resina submetida ao pré- tratamento, apresentaram baixos rendimentos, porém um pouco superior ao observado para as resinas sem pré-tratamento, na reação de 4 horas o rendimento em biodiesel foi de 2,6%. A resina Amberlyst com pré-tratamento apresentou atividade catalítica em todos os tempos reacionais. A resina Dowex DR-2030 pré-tratada apresentou um rendimento inferior de biodiesel em comparação ao polímero virgem. Salientando o experimento de 4 h que apresentou conversão de 12,6 % com o catalisador sem pré-tratamento e 3,4% com o catalisador pré-tratado.

Figura 1

Rendimento em biodiesel em função do tempo para os catalisadores com e sem pré-tratamento.

CONCLUSÕES:Nas condições reacionais avaliadas, a resina Dowex DR-2030 apresentou a maior atividade catalítica nas reações de transesterificação, aumentando a conversão em biodiesel com o aumento do tempo reacional. A resina Amberlyst 15 apresentou baixo rendimento em biodiesel em todas as reações. A resina Lewatit GF 101 foi a que mostrou menor atividade catalítica. Analisando todas as reações realizadas, conclui-se que o tratamento das resinas com ácido clorídrico não aumentou significativamente a conversão em biodiesel, como esperado. As resinas de troca iônica podem ser utilizadas como catalisadores nas reações de transesterificação para a obtenção de biodiesel, porém novos parâmetros reacionais devem ser estudados.

AGRADECIMENTOS: MCTI, RBTB, CNPQ, CAPES, FINEP.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:BARROS, A.P.S.; ALTINO, FM.R.S; OLIVEIRA, H.M.T.; MENEGHETTI, M.R.; MENEGHETTI, S.M.P. “Produção de Biodiesel Utilizando como Catalisadores Heterogêneos as Resinas de Troca Iônica”; 5° Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel e 8º Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel, Salvador – Bahia, 2012.

DABDOUB, M.J.; BROZEL, J.L.; Quim. Nova, Vol. 32, No. 3, 776-792, 2009.

FERREIRA, D.A.C.; MENEGHETTI, M.R.; MENEGHETTI, S.M.P.M.; WOLF, C.R.; Applied Catalysis A: General 317, 58-61, 2007.

SOLDI, A.R.; OLIVEIRA, A.R.S., RAMOS, L.P.; . CÉSAR-OLIVEIRA, M.A.F; 9º Congresso Brasileiro de Polímeros (9º CBPol), 2007.

SUPPES, G. J.; DASARI, M. A.; DOSKOCIL, E. J.; MANKIDY, P. J.; GOFF, M. J.;Appl. Catal., A 2004, 257, 213.