Realizado em Vitória/ES, de 09 a 11 de Setembro de 2015.
ISBN: ISBN 978-85-85905-13-2
TÍTULO: OBTENÇÃO DE BIO-ÓLEO A PARTIR DE ÓLEO DE SOJA RESIDUAL POR CRAQUEAMENTO TÉRMICO E TERMOCATALÍTICO UTILIZANDO SAPO-5 E MoO3/SAPO-5
AUTORES: Costa, A.C.S. (UEPB) ; Cabral, A.A. (UEPB) ; Rodrigues, D.P. (UEPB)
RESUMO: Os óleos e gorduras, depois de usados, tornam-se um resíduo indesejado e sua
reciclagem como biocombustível é de grande relevância, uma vez que retiraria
do meio ambiente um poluente, como também permitiria a geração de uma fonte
alternativa de energia. O trabalho tem a finalidade de avaliar o uso de óleo
residual na obtenção de bio-óleo por craqueamento térmico e termocatalítico
Inicialmente os catalisadores foram sintetizados nas razões
(SiO2/Al2O3)=0,10 e 0,25 e caracterizados. Seguidamente foram impregnados
com MoO3 na composição 10%, pelo método de impregnação ao ponto úmido. O
óleo de soja residual foi testado na reação de craqueamento e as frações
catalíticas obtidas presentaram reduções no índice de acidez, quando
comparadas a fração do craqueamento térmico.
PALAVRAS CHAVES: Reciclagem; Bio-óleo; Craqueamento
INTRODUÇÃO: O Brasil possui grande potencial para a produção de energia derivada de
biomassa. A crise global do petróleo, que vem se agravando nas últimas 3
décadas, aliada ao aumento da demanda por combustíveis, e à crescente
preocupação com o meio ambiente, preconizou a busca por fontes alternativas
de energia no Brasil e no mundo (POUSA; SANTOS e SUAREZ, 2007).
Os óleos e gorduras residuais, oriundos do processamento doméstico,
comercial e industrial, podem ser utilizados como fonte de matéria prima
para o desenvolvimento da cadeia produtiva de biocombustível (LEIRA, 2006).
De acordo com Yaakob (2013) o custo do óleo residual é de 2 a 3 vezes
inferior ao óleo vegetal refinado, o que leva a uma redução significativa no
custo total de processamento do biocombustível.
A busca incessante para criar estratégias diferentes e confirmação de
metodologias de síntese de diferentes biocombustíveis vem sendo
desenvolvidas tecnologias que utilizam fontes renováveis e/ou resíduos como
óleos e gorduras vegetais e óleos residuais. Reações como esterificação,
transesterificações e craqueamento são exemplos de tecnologias aplicadas
para obtenção de energia proveniente de fontes renováveis (SANTOS 2011).
A reação de craqueamento especificamente de triglicerídeos consiste da
quebra de ligações químicas envolvendo os grupos funcionais éster e, em
menor grau as cadeias carbônicas dos triésteres componentes dos óleos
formando uma mistura de compostos constituída principalmente de
hidrocarbonetos e, em menor quantidade, compostos oxigenados (SUAREZ;et al.,
2007).
O presente trabalho tem como objetivo avaliar o uso de óleo residual na
obtenção de bio-óleo por craqueamento térmico e termocatalítco utilizando
SAPO-5 como catalisador e também como suporte ácido nas (SAR)=0,10; 0,25
impregnado com 10% MoO3.
MATERIAL E MÉTODOS: A metodologia adotada na síntese do SAPO-5 foi baseada nos estudos
realizados por Urbina (1997), com algumas modificações. As misturas
reacionais utilizadas nas sínteses do SAPO-5 seguiram a seguinte composição
química: x SiO2: P2O5 : Al2O3: 1,40 (C2H5)3N: 0,072 CTMABr: 4,40 C6H13OH: 40
H2O , onde: x = 0,10 e 0,25. Após síntese as amostra foram submetidas à
análise por difração de raios-X para identificação da fase AFI.
Os catalisadores MoO3/SAPO-5 na composição 10% de óxido de molibdênio foram
preparados por impregnação ao ponto úmido das amostras de SiO2/Al2O3 0,10 e
0,25. A impregnação seguiu a seguinte ordem:
• Dopagem do SAPO-5 com a solução de heptamolibdato de amônio.
• Secagem em estufa, a 60 ºC por 8 horas.
• Calcinação a uma rampa aquecimento de 4 °C min-1 até 450 ºC na
presença de ar sintético onde permaneceu por 2 horas. Seguidamente foi
caracterizado por DRX.
A matéria prima utilizada nos processos de craqueamento térmico e
termocatalítico foi óleo de soja usado, coletado em residências. O mesmo foi
filtrado em funil de Buchner com algodão, depois armazenado em vidro âmbar.
Em seguida caracterizado por diferentes técnicas físico-químicas.
As reações de craqueamento térmico e termocatalítico do óleo residual foram
realizadas em um reator em batelada com destilação simples. Os ensaios foram
realizados utilizando 100 g de óleo de soja residual de fritura e 1 g de
catalisador. Em cada um dos ensaios, a mistura reacional foi colocada no
balão de destilação e aquecida da temperatura ambiente podendo chegar até
550ºC a uma taxa de aquecimento de 9ºC.min-1. A 2ª fração líquida obtida
pelo craqueamento térmico e termocatalítico foi caracterizada pelo índice de
acidez, massa específica e índice de refração.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Nas Figuras 1a e 1b são apresentados os difratogramas dos suportes SAPO-5
com razões molares SiO2/Al2O3 (SAR) =0,10 sintetizados e calcinadas. As
amostras com razão de (SAR)=0,25 apresentaram comportamento similar.
Por difratometria de raios-X, pode-se confirmar que o SAPO-5 sintetizado
apresenta uma única fase cristalina correspondente à fase AFI (WILSON, LOK e
FLANIGEN, 1982). É possível verificar pela Figura 1b que embora haja
inversão das intensidades dos picos 2θ =13,7°; 15,06°; 19,89°; e 21,14°, a
cristalinidade e a estrutura do SAPO-5 foi mantida.
Pode-se verificar na Figura 2 que tanto a calcinação do suporte quanto as
impregnações não causaram modificações estruturais significativas e nem
perda de cristalinidade da fase AFI. Resultado semelhante foi encontrado
para SAR= 0,25.
Nas reações de craqueamento térmico e termocatalítico do óleo residual
utilizando catalisadores ácidos e bifuncionais obteve-se duas frações
líquidas. Em ambos os processos a primeira fração apresentou um elevado
índice de acidez (170 mg KOH/mg de bio-óleo), indicando que esta fração
contém uma grande quantidade de compostos oxigenados, sugerindo que o
catalisador não atuou significativamente sobre a primeira fração líquida.
Devido à elevada acidez da 1ªfração líquida, apenas a segunda fração foi
objeto deste estudo.
Por meio da Tabela 1 se verifica que ocorreu diminuição do índice de acidez
das frações líquidas obtidas no craqueamento termocatalítco quando comparado
com o craqueamento térmico. Dentre as amostras estudadas as que apresentaram
menores índices de acidez foram às frações líquidas (bio-óleo) obtidas com
os catalisadores bifuncionais (CTORMoS1 e CTORMoS2). Observa-se também que
todas as amostras apresentaram massas específicas dentro da faixa
especificada para o diesel.
Figura 1 e 2
Figura1 Difratogramas de raios-X do suporte de
SAPO -5.Figura 2 Difratogramas de raios-X do
catalisador bifuncional e do suporte calcinado
SAR=0,10.
Tabela 1
Propriedades físico-químicas da 2ª fração líquida
orgânica
CONCLUSÕES: Os difratogramas de raios-X das amostras sintetizadas e calcinadas
apresentaram uma única fase cristalina, correspondente à fase AFI, indicando
que a rota de síntese é confiável.
Não foram observadas grandes modificações estruturais e nem perda de
cristalinidade da fase AFI com a calcinação e impregnação.
O craqueamento termocatalítico da 2ª fração líquida proporcionou uma
acidez menor quando comparado com o térmico.
A utilização dos catalisadores bifuncionais mostrou-se mais efetivos
quanto à desoxigenação dos produtos gerados na primeira etapa do craqueamento
do que os ácidos.
AGRADECIMENTOS: Os autores gostariam de agradecer o apoio técnico e Financeiro(PIBIC/UEPB/DQ)
e ao laboratório de Desenvolvimento de Biomateriais do Nordeste (CERTBIO/UFCG)
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: POUSA, G. P. A. G., SANTOS, A. L. F.; SUAREZ P. A. Z. History and policy of biodiesel in Brazil. Energy Policy, v. 35, n. 11, p. 5393-5398, 2007.
SANTOS, W. G. Análise e interpretação de dados no processo de craqueamento termocatalítica do óleo de Buriti (Mauritia Flexuosa L.). Trabalho de conclusão de curso (TCC), Universidade Federal do Pará. Belém, 2011.
SUAREZ, P. A. Z.; MENEGHETTI, S. M. P.; MENEGHETTI, M. R. e WOLF, C. R. Transformação de triglicerídeos em combustíveis, materiais poliméricos e insumos químicos:algumas aplicações da catálise na oleoquímica. Química Nova, v. 30, n. 3, p. 667-676, 2007.
URBINA, Maritza Montoya. Síntese do Silico-Alumino-Fosfato SAPO-5 em Meio
Aquoso e Bifásico, sua Caracterização e Avaliação Catalítica. 1997. 225f. Tese
(Doutorado) – Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), São Carlos.
WILSON, S. T.; LOK, B. M.; FLANIGEN, E. M. Crystalline metallophosphate compositions. United States Patent 4310440, 1982.
YAAKOB, Z., MOHAMMADA, M., ALHERBAWI, M., ALAM, Z., SOPIAN, K. Overview of the production of biodiesel from Waste cooking oil. Renewable and Sustainable. Energy Reviews v 18, p.184-193, 2013.