63ª Reunião Anual da SBPC

A. Ciências Exatas e da Terra - 4. Química - 1. Físico-Química

CARACTERIZAÇÃO DE CATALISADORES USADOS NA OLEOQUÍMICA

Mírian da Silva Costa Pereira 1 Paulo Anselmo Ziani Suarez 2

1. Instituto de Química, Universidade de Brasília (UnB), Brasília - DF, Brasil 2. Prof. Dr. / Orientador – Instituto de Química, UnB

INTRODUÇÃO:

As regulamentações políticas, econômicas e científicas com relação ao meio ambiente aumentaram significativamente nos últimos anos. O desenvolvimento de catalisadores mais seletivos e eficientes, bem como o emprego de novas tecnologias de processos, estão fortemente relacionados com a conservação do ambiente. O catalisador é uma substância que acelera a velocidade de um processo, podendo também aumentar a seletividade do mesmo. Um catalisador efetivo deve ser ativo, seletivo e estável. A catálise é fundamental dentro da oleoquímica, principalmente porque os óleos e as gorduras animais e vegetais (triacilglicerídeos) têm desenvolvido um papel importante em vários segmentos industriais, tais como na área alimentícia, pintura, lubrificantes, cosméticos, fármacos, materiais poliméricos, biocombustíveis, revestimentos, adesivos estruturais, entre outros. O objetivo deste estudo foi caracterizar diversos catalisadores usados em alguns processos de transformação de óleos vegetais e derivados. Tais processos foram o craqueamento do óleo de mamona, a epoxidação de ésteres graxos insaturados e a esterificação de diferentes ácidos carboxílicos. O principal foco do trabalho foi a avaliação das propriedades texturais e ácidas dos diferentes catalisadores.

METODOLOGIA:

As aluminas, sílicas e argilas usadas como catalisadores durante as reações de craqueamento, epoxidação e esterificação foram caracterizadas por isotermas de adsorção/dessorção de N2 através do método BET e análise de termodessorção de amônia (TPD-NH3). As técnicas de difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (TGA), análise térmica diferencial (DTA) e espectroscopia vibracional de infravermelho (IV) foram utilizadas apenas para a caracterização das argilas. As isotermas de N2 foram obtidas em um equipamento da Quantachrome. As análises de TPD-NH3 foram obtidas utilizando-se o equipamento CHEMBET-3000. As análises por DRX foram executadas em um difratômetro de raios-X Rigaku D/Max–2A/C equipado com uma fonte de radiação monocromática Cu-Kα (λ = 1,5406 Å) e filtro de Ni a 40 kV e 20 mA. As técnicas de termoanálises (TGA e DTA) foram feitas em um equipamento Shimadzu (DTG-60) empregando-se o método de termogravimetria derivada (DTG). Utilizou-se um equipamento da Bruker modelo Equinox 55 para as análises de IV. Cada amostra foi acondicionada na forma de pastilhas de KBr usando um detector DTGS. Cada espectro de FT-IR corresponde à média de 32 varreduras com resolução de 4 cm-1. A faixa espectral foi de 4000 - 400 cm-1.

RESULTADOS:

O estudo mostrou que os produtos provenientes do craqueamento catalítico do óleo de mamona apresentaram propriedades combustíveis mais satisfatórias, principalmente ao utilizar as aluminas. Tal fato pode ser explicado pela maior acidez, característica mesoporosa e menor área superficial das aluminas. Posteriormente, estudou-se a atividade catalítica de aluminas na epoxidação do oleato de metila com peróxido de hidrogênio (H2O2) aquoso. Observou-se que os rendimentos da reação aumentaram quando a quantidade de catalisador, a quantidade de H2O2, a concentração da solução de H2O2 ou a área superficial do catalisador eram aumentadas. Os rendimentos reacionais decresceram quando a acidez da superfície da alumina foi modificada através da dopagem com metais que possuem forte caráter ácido de Lewis. Por fim, estudou-se a atividade catalítica de argilas naturais e ativadas em reações de esterificação de diferentes ácidos carboxílicos com diversos alcoóis. As argilas ativadas apresentaram maior atividade. A argila VLa apresentou maior atividade catalítica que a BBa e tal resultado provavelmente está relacionado com a maior área superficial e maior volume de poros da VLa. A exceção foi para o ácido fenilacético, pois ambos os catalisadores (BBa e VLa) promoveram a mesma conversão (90 %).

CONCLUSÃO:

Com relação ao craqueamento do óleo de mamona, já estudado previamente, observou-se que as aluminas apresentaram melhor atividade em relação às sílicas devido apresentarem maior acidez. Tal acidez proporcionou a desoxigenação dos craqueados, diminuindo os índices de acidez (IA) dos mesmos. As aluminas também proporcionaram melhores índices de cetano (IC) destes, ou seja, índices próximos de 45. A epoxidação de ésteres metílicos de ácidos graxos usando H2O2 e alumina é fortemente afetada pelos parâmetros reacionais estudados. Um decréscimo no rendimento das reações foi detectado quando ocorre aumento na acidez da alumina, provavelmente devido à decomposição do peróxido de hidrogênio pelos sítios ácidos de Lewis. Tal acidez sofre aumento quando a alumina é dopada com metais que possuem acidez de Lewis. Os melhores rendimentos para as reações de epoxidação foram obtidos quando as aluminas puras foram usadas, ou seja, catalisadores com alta área superficial, maior volume total de poros e menor acidez. Finalmente, o tratamento ácido das argilas aumentou significativamente a área superficial dos materiais, o que provavelmente ocasionou o aumento na atividade catalítica das argilas ativadas. Assim, as argilas ativadas mostraram um potencial promissor para reações de esterificação.

Palavras-chave: Aluminas, Sílicas, Argilas.