TRANSESTERIFICAÇÃO DO ÓLEO DE BABAÇU UTILIZANDO PÓ DE CONCHAS DE OSTRA DE MANGUE (Crassostrea sp) COMO CATALISADOR

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Tecnológica

Autores

Mendonça, C.J.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Prazeres, G.M.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; da Costa, F.R.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Almeida, M.A.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Maciel, A.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Mineiro, T.Y. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Bauer, J.R.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Carvalho, E.M. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO) ; Silva, F.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO MARANHÃO)

Resumo

O objetivo do presente trabalho foi aplicação do óxido de cálcio (CaO) proveniente das conchas de ostra de mangue (Crassostrea sp.), como catalisador para produção de biodiesel, através da reação de transesterificação. O pó da concha de ostra foi calcinado a 900 °C durante 1 h e caracterizado por difração de raio-x DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). As análises mostraram principalmente a presença do CaO. A eficiência do material como catalisador para reação de produção de biodiesel foi testada em reação de transesterificação usando óleo de babaçu e metanol.

Palavras chaves

Biodiesel; Catalise heterogênea; Pó de concha de ostra

Introdução

A busca por fontes renováveis para produção de combustíveis continua despertando interesse dos pesquisadores de todas as partes do planeta devido a questões econômicas e sociais, mas, principalmente por questões ambientais, visto que a emissão de gases de efeito estufa causa sérios problemas ao meio ambiente (MOTA E PINTO, 2017). Atualmente o diesel é o combustível fóssil mais consumido no Brasil. Portanto existe a necessidade de uma alternativa ao diesel (BASTOS et al, 2015). Uma alternativa viável ao diesel é o biodiesel produzido a partir da transesterificação de óleos e gorduras com metanol ou etanol que são matérias primas renováveis. A reação exige um catalisador. Atualmente, a produção de biodiesel ocorre principalmente através da catálise homogênea, utilizando alcóxidos metálicos como catalisadores, variando o triacilglicerol (CORDEIRO et al, 2011). Vários estudos tem proposto o uso de catalisadores heterogêneos. O oxido de cálcio proveniente de várias matrizes vem sendo muito estudado e aplicado como catalisador heterogêneo para a reação, pois apresenta o caráter básico, essencial para reações de transesterificação (ESIPOVICH et al., 2014; LEE, JUAN e TAUFIQ-YAP, 2015; MAHESH, et al., 2015), e na maioria das vezes, provem de material natural, abundante na natureza. A literatura cientifica relata os vários métodos de obtenção de CaO para produção de biodiesel (BOEY, et al., 2009; BUASRI, et al., 2013; BUASRI, et al., 2015; CHAVAN, et al., 2015) e o êxito deste solido como catalizador depende do método de preparo das condições empregadas nas reações. Nesse contexto, aplicamos o óxido de cálcio oriundo das cascas de ostras, provenientes da cidade de São José de Ribamar – MA, como catalisador para produção de biodiesel.

Material e métodos

O óxido de cálcio foi obtido da casca de ostra (Crassostrea gigras) obtido na cidade de São José do Ribamar, Maranhão, Brasil. Reagentes: Os padrões dos ésteres da Sigma Aldrich (≥ 98,0 %) e heptadecanoato de metila Sigma Aldric (≥ 98,0 %). Óleo de babaçu comercial refinado da marca Leve; solventes grau P. A.; água purificada classe I, sistema Milli-Q. Preparo do catalisador: o pó das cascas de ostra foi calcinado em um forno mufla a 900 oC por 1 h e peneirado a 100 mesh. Caracterização: a basicidade do material foi testada antes e após calcinação com fenolftaleína antes e após calcinação. A amostra foi analisada quanto à mudança de cor pela adição de gotas do indicador. Difratômetro de raios X (Bruker, modelo D8 Advance), para determinação da estrutura cristalina, operando sob condições de 40 Kv e 40 mA com radiação Cu-Kα, e com passo de varredura de 0,02o para um intervalo em 2θ de 5 a 85º. A microscopia eletrônica de varredura (MEV) foi realizada objetivando avaliar a morfologia da superfície, em um equipamento HITACHI TM3030. Reação de transesterificação: a mistura reacional composta por 50g de óleo de babaçu comercial, 30 mL de metanol e 1 g de catalisador foi colocada em um reator PARR® modelo 4560, temperatura de 60 oC, durante 6 h. Decorrido o tempo, mistura foi filtrada e o catalisador recolhido. Em seguida, o filtrado foi centrifugado e foram retiradas amostras do sobrenadante para determinação da viscosidade cinemática conduzida a 40 oC e para determinação do teor de ésteres metílicos por cromatografia gasosa utilizando um Cromatógrafo a gás acoplado com a espectrômetro de massas (CG-EM QP2010 Plus, Shimadzu). A separação dos compostos foi realizada em uma coluna capilar 30 m x 0,25 mm x 0,25µm (ZB-FFAP).

Resultado e discussão

Na Figura 1 são ilustrados os padrões de difração de raios X para as amostras de óxido de cálcio. Todos os picos são bem definidos e intensos, indicando um alto grau de cristalinidade das mesmas. Para AM1 (Figura 1a), todos os picos foram indexados para a estrutura monoclínica de grupo espacial P121/c1 para carbonato de cálcio (CaCO3), o qual não apresentou nenhuma segunda fase adicional. O padrão de difração de raios X para AM2 (AM1 calcinada) é apresentado na Figura 1b. Todos os picos foram indexados para a estrutura Cúbica (grupo espacial Fm-3m (225) para óxido de cálcio (CaO), o qual não apresentou picos adicionais (Ca(OH)2 por exemplo, indicando em se tratar de fase única.Na Figura 2 são apresentadas imagens de microscopia eletrônica de varredura para as AM1 e AM2. Nessas imagens foi possível observar que para AM1, Figura 2a-b, ocorre uma aglomeração de pequenas nanopartículas formando grãos maiores de morfologia não bem definida, porém com uma superfície bem formada. No entanto, para a AM2 (Figura c-d) a aglomeração de pequenas nanopartículas para formar grãos maiores ocorre em menor intensidade, o que pode ser atribuído forças de intermolecular de superfície mais fracas. O teste de basicidade com solução de fenolftaleína mostrou alteração na cor do pó de ostra antes e após calcinação (incolor-rosa, pH=9,8), indicando mudança na natureza química, com decomposição do carbonato de cálcio. Essa força básica é fundamental para condução das reações de transesterificação. A viscosidade cinemática medida ficou em torno de 3 mm2/s, dentro da faixa padrão de 3 a 6 mm2/s estabelecida pela ANP. O teor de ésteres metílicos para os três ensaios conduzidos apresentou uma média de 82,1%.

Padrão de difração para: a) Pó de casca ostra e b) Pó de casca de ostra calcinado a 900 oC, por 1 hora.


Micrografias eletrônica de varredura para: a-b) Pó de casca de ostra e c-d) Pós de casca de ostra calcinado a 900 oC por 1 hora.

Conclusões

O pó das cascas de ostra após processo de calcinação a 900 oC, durante 1 h, apresenta resultados satisfatórios para decomposição em CaO. O CaO obtido pela calcinação mostrou-se um catalisador efetivo para a reação de transestrificação de óleo de babaçú com metanol. A conversão dos ésteres metílicos apresentou rendimento satisfatório para produção de biodiesel, porém são necessários mais estudos no sentido de melhorar as condições reacionais e consequentemente o rendimento no teor de ésteres.

Agradecimentos

Os autores agradecem aos alunos de IC Danielle Garcia Ribeiro e Wendel Araújo, pela imensa colaboração na execução deste trabalho, À FAPEMA, ao NCCA e à UFMA.

Referências

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