dissertação
Produção de biodiesel via esterificação de ácidos graxos livres utilizando catalisadores heterogêneos ácidos
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Resumo
A produção do biodiesel por transesterificação básica homogênea apresenta sérios inconvenientes que limitam a sua produção e aumentam o seu custo. Dessa forma, novas rotas para a obtenção deste biocombustível tornam-se importantes para o processo, principalmente quando se têm óleos vegetais com altos teores de ácidos graxos livres. Neste trabalho avaliou-se o uso dos catalisadores ácidos heterogêneos La2O3, SO42-/La2O3, HZSM-5 e SO42-/La2O3/HZSM-5, em reações de esterificação do ácido oleico em meio metílico para a produção de oleato de metila. Os catalisadores sintetizados foram caracterizados por ATG/DTA, BET, MEV, FTIR e FTIR-piridina. Para as reações de esterificação foram variados os seguintes parâmetros: Mác.oleico/Mmetanol, % de catalisador e temperatura. A caracterização estrutural dos materiais (BET) mostrou que o processo de sulfatação levou a uma redução nos de valores de área superficial do SO42-/La2O3 e, de área superficial, volume e diâmetro de poros do SO42-/La2O3/HZSM-5. O FTIR mostrou bandas características dos materiais e o FTIR-piridina indicou a presença de sítios de Brønsted fortes nos materiais sulfatados. Nos testes catalíticos, a temperatura foi o parâmetro que mais influenciou nas reações. As melhores condições reacionais foram: 10% de catalisador, temperatura de 100oC e Mác.oleico/Mmetanol de 1:20 para a HZSM-5, e 1:5 para os demais catalisadores. Nestas condições, as conversões foram de: 67%, 96%, 80% e 100%, para o La2O3, SO42-/La2O3, HZSM-5 e SO42-/La2O3/HZSM-5, respectivamente. Os valores de energia de ativação encontrados foram condizentes com as conversões obtidas. O La2O3 e a HZSM-5 apresentaram desativação no período de 24 horas. As amostras de SO42-/La2O3 e SO42-/La2O3/HZSM-5 não foram desativadas. O teste de reuso mostrou que o processo de regeneração dos catalisadores não foi efetivo e que novos estudos precisam ser realizados, pois, como mostrado no FTIR dos materiais, após o terceiro reuso bandas características da molécula de oleato de metila encontravam-se sobre a estrutura dos catalisadores. Os testes catalíticos mostraram que os catalisadores usados neste trabalho têm grande potencial para a utilização nas reações de esterificação para a produção de biodiesel.
Abstract
The production of biodiesel by basic homogeneous transesterification presents serious inconvenients that limit its production and increase its cost. Thus, new ways for obtaining this biofuel become important for the process, mainly when there are vegetable oils with high contents of free fatty acids. In this work, the use of heterogeneous acids catalysts La2O3, SO42-/La2O3, HZSM-5 and SO42-/La2O3/HZSM-5 was evaluated in reactions of esterification of oleic acid in methyl medium for the production of methyl oleate. The synthesized catalysts were characterized by ATG/DTA, BET, MEV, FTIR and FTIR-pyridine. For the reactions of esterification the following parameters were varied: Mác.oleic/Mmethanol, % of catalyst and temperature. The structural characterization of (BET) materials showed the process of sulfation conducted to a reduction in the values of superficial área of SO42-/La2O3, and of superficial area, volume and pores diameters of SO42-/La2O3/HZSM-5. FTIR showed characteristic bands of the materials, and FTIR-pyridine indicated the presence of strong Brønsted sites in the sulfated materials. In the catalytic tests, the temperature was a parameter that influenced in the reactions the most. The best reactional conditions were: 10% of catalyst, temperature of 100oC and Mác.oleic/Mmethanol of 1:20 for HZSM-5, and 1:5 for the other catalysts. Under these conditions the conversions were of: 67, 96, 80 and 100% for La2O3, SO42-/La2O3, HZSM-5 and SO42-/La2O3/HZSM-5 respectively. The values of activation energy found were in keeping with the conversions obtained. La2O3 and HZSM-5 presented inactivation in the period of 24 hours. The samples of SO42-/La2O3 and SO42-/La2O3/HZSM-5 were not inactivated. The reuse test showed the process of catalysts regeneration was not effective and new studies need to be realized because as it was presented in the FTIR materials after the third reuse characteristic bands of the molecule of methyl oleate, they were on the structure of catalysts. The catalytic tests showed the catalysts used in this work have a high potential for the usage in the reactions of esterification for the production of biodiesel.
Descrição
Área de concentração
Agroquímica
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
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Impacto da pesquisa
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DOI
Citação
VIEIRA, S. S. Produção de biodiesel via esterificação de ácidos graxos livres utilizando catalisadores heterogêneos ácidos. 2011. 117 p. Dissertação (Mestrado em Agroquímica)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2011.