61ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 6. Química Inorgânica

Ce(SO4)2-ZrO2 COMO CATALISADOR HETEROGÊNIO NA TRANSESTERIFICAÇÃO DO ÓLEO DE DENDÊ

Ana Carla Dias Regis 1 Ivon Pinheiro Lôbo 2 Ana Maria de Oliveira 1

1. Universidade Estadual de Santa Cruz 2. Universidade Federal da Bahia

INTRODUÇÃO:

A produção comercial de biodiesel é feita por transesterificação alcalina de um óleo ou gordura com um álcool de cadeia curta. Um dos problemas enfrentados na reação de transesterificação é a dependência da catálise homogênea do material de partida. O óleo deve apresentar baixa acidez e ser praticamente isento de umidade. Devido ao manejo inadequado, o óleo de dendê possui elevada acidez, dificultando assim, a síntese do biodiesel via catálise básica homogênea. Com este tipo de matéria-prima, catalisadores heterogêneos ácidos, que promovam reações de alcóolise de triacilglicerídeos e esterificação dos ácidos graxos livres, apresentam-se como substitutos promissores dos catalisadores homogêneos básicos. Partindo desse ponto, muitos óxidos metálicos têm sido extensivamente usados em processos industriais, tais como oxidações, reduções e reações catalisadas por ácidos e bases.Neste contexto, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar o catalisador heterogêneo superácido óxido de zircônio sulfatado impregnado com cério e determinar sua eficiência na produção de biodiesel de dendê.

METODOLOGIA:

Para a síntese do catalisador foi utilizado uma precipitação convencional, onde oxicloreto de zircônio octaidratado e sulfato cérico foram usados como materiais de partida. Em seguida, o catalisador foi seco em estufa e calcinado por 2 h, sob fluxo de ar sintético. Para caracterização do catalisador, as análises por difração de raios X foram conduzidas em um equipamento Shimadzu, modelo XRD-6000. As análises por espectroscopia de infravermelho foram realizadas em um equipamento Shimadzu IR-Prestige-21. E a determinação qualitativa da força dos sítios ácidos do catalisador foi feita utilizando indicadores de Hammett, onde, amostras do catalisador foram dispersas em 10 mL metanol e a elas foram adicionadas gotas dos indicadores p-dimetilaminoazobenzeno e cristal violeta. As misturas foram deixadas em repouso por 2 h para observação da modificação da coloração da solução, conforme a literatura (YANG e XIE, 2007). A eficiência do catalisador na produção de biodiesel de dendê foi estudada em reações com sistemas aberto, sob refluxo e fechado (reator), à temperaturas variadas e com acompanhamento da redução de acidez via titulação, usando solução de hidróxido de potássio 0,1 mol L-1 como titulante, com o auxílio de um titulador automático (798MPT Titrino, marca Metrohm).

RESULTADOS:

A caracterização por espectroscopia no infravermelho mostrou uma supressão da banda característica da ligação –OH na amostra calcinada do catalisador, devido à redução de água na sua estrutura e à ocupação dos sítios ativos pelo cério As análises por difração de raios X mostraram que a zircônia sulfatada e impregnada com cério apresenta uma estrutura tetragonal, em contraste com a estrutura monoclínica do óxido puro. Os testes com indicadores de Hammett indicaram que o catalisador apresenta um pKa bastante ácido, entre 1,0 e 2,9, devido à impregnação com cério. A reação de esterificação foi monitorada pela redução da acidez do meio reacional acompanhada por titulação potenciométrica. Através da análise dos resultados pode-se notar uma redução na acidez do óleo de dendê de aproximadamente 1%. Essa baixa redução deve-se, provavelmente, a pouca agitação e baixa temperatura. O teste realizado com o reator (sistema fechado) a uma temperatura de 155ºC mostrou resultados semelhantes, mas com redução da acidez de ~3%. A baixa redução na acidez do meio pode estar ocorrendo devido à lixiviação do cério da superfície do catalisador.

CONCLUSÃO:

Os resultados mostraram, como era esperado, que ocorreu uma alteração na superfície do catalisador com a impregnação do cério, tornando-o um sólido superácido. Entretanto, os testes de eficiência do catalisador ainda apresentam baixa redução na acidez do meio reacional, indicando uma pequena eficiência do catalisador na esterificação do óleo de dendê. Estudos a temperaturas maiores e a completa caracterização do catalisador devem ser realizados no intuito de comprovar a eficiência do óxido de zircônio impregnado com cério.

Instituição de Fomento: FINEP; FAPESB

Palavras-chave: Catálise Heterogênea, Acidez, Cério.