ÁREA: Química Inorgânica
TÍTULO: Transesterificação de Óleo de Soja com Etanol Empregando V2O5/CCA
AUTORES: T.S. ESTRELA (UFBA) ; J.L.O. SANTOS (UFBA) ; V.S. BRAGA (UFBA) ; J.L. MACEDO (UNB)
RESUMO: Existindo a necessidade de manter a sustentabilidade, torna-se importante o desenvolvimento de projetos voltados à produção de biocombustíveis. Os objetivos desse trabalho foram sintetizar catalisadores heterogêneos aplicando-os na produção de biodiesel em processo de transesterificação. Os resultados DRX e IR para os catalisadores de V2O5/CCA mostraram-se em concordância com os resultados reportados na literatura. As reações de transesterificação do óleo de soja com etanol sob catalisadores de V2O5/CCA mostram elevada conversão do óleo de soja, exibindo 94,5%, 95,8%, 95,6%, 98,4% e 99,5% nos períodos de 2,5h, 3,0h, 4,0h, 5,0h e 6,0h sob o catalisador de 10% V2O5/CCA e ~98% e 99% no período de 6h sob os catalisadores de 5% e 15% V2O5/CCA evidenciando similaridade entre os catalisadores.
PALAVRAS CHAVES: transesterificação, pentóxido de vanádio, cinza de casca de arroz
INTRODUÇÃO: O biodiesel é uma alternativa aos combustíveis provenientes de petróleo, comumente obtido via reação de transesterificação de óleo vegetal ou gordura animal com metanol ou etanol na presença de um catalisador (BRAGA et al.,2007, GHESTI et al., 2006). Espécies de óxidos de vanádio têm sido impregnadas em diversas matrizes (e.g., Al2O3, SiO2, TiO2, ZrO2 e CeO2). A atividade catalítica destes materiais é atribuída às propriedades ácidas, sendo detectada a existência de sítios ácidos de Brønsted e Lewis. (KHADER et al., 1995, REDDY et al., 2006). A sílica obtida a partir da cinza da casca de arroz (CCA) dispõe de uma alta área superficial, ponto de fusão elevado e alta porosidade. Estas propriedades fazem da CCA uma matéria prima extremamente valiosa na área da catálise, sendo utilizada na síntese de catalisadores com aplicação na produção de biodiesel (BRAGA et al., 2007). Este trabalho teve o interesse de fazer uma prévia investigação do potencial catalítico de V2O5/CCA empregado em reações de transesterificação de óleo de soja com etanol.
MATERIAL E MÉTODOS: Os catalisadores contendo 5, 10 e 15% de V2O5 suportado em cinza de casca de arroz (CCA) amorfa foram preparados via impregnação, tendo como precursor o vanadato de amônio (Vetec). Os sólidos obtidos foram mantidos em condições ambientes por 12h e em seguida calcinados a 300ºC/6h em forno mufla (forno EDG modelo P3000) com taxa de aquecimento de 14ºC/min. Alguns materiais foram posteriormente calcinados a 500ºC/2h. As amostras foram caracterizadas por DRX e FT IR.
As reações de transesterificação de óleo de soja com etanol foram processadas no período entre 2,5h e 6h em um reator tipo Parr (reator de aço com copo de teflon, modelo 302AC T304, sem agitação) ~200ºC, utilizando razão molar de 1:10 (óleo de soja : etanol) e a massa do catalisador (calcinado a 300ºC) ~10% em relação a massa do óleo. O produto obtido foi filtrado, lavado com água destilada, seco com MgSO4, identificado por CG/MS (Shimadzu modelo QP5050A) e quantificado por CG/FID (Shimadzu modelo 17A).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O espectro de FTIR de V2O5(VO3NH4 450ºC/1h), exibiu bandas ~1017cm-1 referente ao estiramento V=O dos grupos vanadilos isolados, 836, 620 e 470cm-1 associados às espécies poliméricas com ligações V-O-V. Além das bandas referentes à água adsorvida ~1630 e ~3550cm-1 (KHAEDER et al.,1995, REDDY et atl.,2006). A amostra de CCA 500ºC/2h exibiu bandas referentes às vibrações Si-O ~1097, 804 e 470cm-1. Os sistemas suportados contendo 5, 10 e 15% 300ºC/6h exibiu bandas associadas aos grupos vanadilos 788, 620 e 470cm-1 e referentes as vibrações Si-O ~1097, 620 e 470cm-1 além de água adsorvida (BRAGA et al.,2007, REDDY et al.,2006).
A Figura 1A mostra os resultados de DRX das amostras de V2O5(VO3NH4 450ºC/1h), CCA 500ºC e 5, 10 e 15%V2O5/CCA calcinadas a 300ºC/6h. A amostra de V2O5 exibe linha de reflexão características do V2O5. Estrutura amorfa observou nas amostras de CCA e as contendo 5 e 10%V2O5/CCA. A amostra de 15% exibe uma pobre cristalinidade com reflexão característica do V2O5. Estes dados sugerem uma boa dispersão do V2O5 quando calcinados em baixas condições de temperatura(300ºC). Com a temperatura de 500ºC Figura 1B, observou que a amostra de 5% apresentou-se amorfa. As amostras de 10 e 15% apresentaram pobre cristalinidade, o que pode ser evidenciado pelos poucos picos exibidos nos difratogramas(amostra de 10%, um pico com ângulo 2 theta ~20,85º e a de 15% picos 2 theta ~20,85º, 27,7º, 31º e 35º).
Nas reações processadas ~em ~200ºC sob o catalisador de 10%V2O5/CCA, em 2,5h, 3,0h, 4,0h, 5,0h e 6,0h os resultados se mostraram similares, exibindo conversão de ~94,8%, 95,5%, 95,6%, 98,4% e 99,5%. Comparando o desempenho dos catalisadores no período de 6h, observou a eficiência catalítica dos catalisadores de 5, 10 e 15% exibirndo conversões do óleo de ~97,8%, 99,5.
CONCLUSÕES: Nos processos de transesterificação do óleo de soja com etanol os catalisadores contendo V2O5/CCA mostraram-se eficientes, exibindo excelentes resultados.
AGRADECIMENTOS: Ao CNPq pela bolsa de IC e ao Prof. Dr. José Alves Dias (Lab. Cat. UnB) pelas análises de DRX.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRAGA, V.S.; MACEDO, J.L.; BARROS, I.C.L.; GARCIA, F.A.C.; GHESTI, G.F.; RESCK, I.S.; DIAS, S.C.L.; DIAS, J.A. in Anais do 14 Congresso Brasileiro de Catálise, Porto de Galinhas, 1, 364, 2007.
GHESTI, G.F.; MACEDO, J.L.; BRAGA, V.S.; SOUZA, A.T.C.P.; PARENTE, V.C.I.; FIGUEREDO,E.S.; RESK,, I.S.; DIAS, J.A.; DIAS, S.C.L. J. Am. Oil Chem Soc. 83, 597, 2006.
KHADER, M.M. J. Mol. Catal. A. 104, 87. 1995.
REDDY, B.M.; RAO, K.N;REDDY, G.K.,BHARALI, P. J. Mol. Catal. A. 253, 44, 2006.
