Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DE ALUMINA MODIFICADA COM MAGNÉSIO PARA CATÁLISE HETEROGÊNEA EM REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
AUTORES: Fonseca, M.E.C. (UFMA) ; Melo, R.S. (UFMA) ; Tavares, M.H.A. (UFMA) ; Silva, F.C. (UFMA) ; Maciel, A.P. (UFMA)
RESUMO: A alumina modificada com magnésio é um catalisador heterogêneo que possibilita uma melhor eficácia na reação de transesterificação do óleo de babaçu com o metanol. A obtenção do catalisador foi através do método dos precursores poliméricos. A caracterização do catalisador foi realizada por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios X e Espectroscopia na Região do Infravermelho. O sólido sintetizado mostrou-se ativo e exibiu bom resultado como catalisador na reação de transesterificação do óleo de babaçu com metanol.
PALAVRAS CHAVES: alumina; catálise heterogênea; transesterificação
INTRODUÇÃO: O biodiesel é obtido a partir da transesterificação de óleo vegetal ou gordura animal com álcool na presença de catalisador alcalino, ácido ou enzimático (ATADASHI, 2010). Esse processo é realizado via catálise homogênea ou heterogênea.
Na catálise homogênea a conversão para biodiesel é alta, porém esse processo apresenta desvantagens no processo de purificação do produto (difícil remoção do catalisador, saponificação (catálise básica), etc.), aumentando assim, o custo de produção (DABDOU, BRONZEL e RAMPIN, 2009).
A catálise heterogênea apresenta vantagens em relação à homogênea, pois os catalisadores não se misturam com o produto final, diminuindo o custo de produção, podendo ser recuperado e reutilizado em outras reações (PUNA et al., 2010).
Os catalisadores suportados são utilizados em diversas reações, devido a sua eficiência catalítica e seletividade. A alumina é um material cerâmico que apresenta alta dureza e estabilidade química e, quando modificada, pode apresentar boa atividade catalítica (BENJAPORNKULAPHONG et al., 2009).
Este trabalho tem como objetivo preparar catalisador heterogêneo a partir da modificação da alumina com óxido de magnésio para a transesterificação metílica do óleo de babaçu.
MATERIAL E MÉTODOS: O catalisador foi preparado pelo método do precursor polimérico obtido com o nitrato de magnésio, ácido cítrico e etilenoglicol. O precursor de magnésio foi utilizado para modificar a superfície da alumina dispersa em água destilada usando o equipamento ultrassônico à temperatura ambiente. Em seguida colocou-se para secar em banho-maria a 80 °C. O sólido foi calcinado em forno mufla a 700 °C por duas horas.
Os materiais foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier, sendo feita as medidas no intervalo entre 4000 – 400 cm-1 em pastilha de KBr. Também caracterizados morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura. A caracterização estrutural foi realizada por difração de raios X.
A reação de transesterificação foi obtida com 50 mL de óleo de babaçu, quantidade de metanol 30 mL e 2% e 5% de catalisador, num reator PARR série 4561. As reações ocorreram à temperatura de 180 °C em diferentes tempos de reação (1 h, 2 h, 4 h, 8 h e 16 h). Para quantificação do teor de éster utilizou-se a cromatografia a gás, que foi realizada com um cromatógrafo Shimadzu GC 2010, com detector de ionização em chama (CG-FID).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Observou-se para a alumina pura e a alumina modificada com magnésio, as vibrações na região do infravermelho relativas aos estiramentos Al-O-Al na região entre 500 e 900 cm-1 e estiramento da ligação – OH por volta de 3300 cm-1. Não foi possível confirmar a formação de aluminatos de magnésio nos espectros na região do infravermelho.
O difratograma do catalisador, tratado a 700°C por duas horas, não apresentou a formação de novas fases cristalinas (Figura 1).
A microscopia eletrônica de varredura mostrou uma fase finamente dispersa em parte da superfície de alguns grãos da alumina modificada com 5 % de magnésio. Essa fase amorfa é composta por partículas com diâmetro médio em torno de 20 nm (Figura 2).
As reações de transesterificação utilizando 2% do catalisador de magnésio não apresentaram rendimentos satisfatórios. Então se aumentou a quantidade de catalisador para 5% onde, em 4 horas de reação já apresentou melhores resultados, atingindo 84,8% de rendimento. Nos tempos de 8 e 16 horas os rendimentos observados foram de 92,8 e 96,6%.
Figura 1
Padrão de difração de raios X para a alumina pura (a), alumina modificada com 5 % de magnésio (b).
Figura 2
Micrografias (MEV) da alumina modificada com 5 % de magnésio.
CONCLUSÕES: A obtenção de catalisadores heterogêneos a partir da aplicação do revestimento superficial de óxido de magnésio em alumina comercial apresentou-se como uma boa forma de preparação de novos catalisadores para reação de transesterificação. O catalisador foi caracterizado morfologicamente e estruturalmente, sendo que nas análises da alumina modificada com magnésio não se observou nova fase cristalina, mas sim uma fase amorfa. A alumina modificada com 5 % exibiu o melhor resultado de conversão de óleo em ésteres quando foram utilizados 2 % de catalisador atingindo rendimentos acima de 96%.
AGRADECIMENTOS: CNPq, FAPEMA, UFMA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ATADASHI, I. M.; AROUA, A.; AZIZ, A. A. High quality biodiesel and its diesel engine application: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 14.1999-2008, 2010.
BENJAPORNKULAPHONG, S.; NGAMCHARUSSRIVICHAI, C.; BUNYAKIAT, K. Al2O3 supported alkali and alkali earth metal oxides for transesterification of palm kernel oil and coconut oil. Journal Chemical Engineering, v. 145, p.468-474. 2009.
DABDOUB, M. J.; BRONZEL, J. L; RAMPIN, M. A. Biodiesel: a critical overview on the current status and perspectives at the academy and industry. Química Nova, Ribeirão Preto, v.32, n. 3, p. 776-792, 7 abr. 2009. Disponível em: << http://www.scielo.br/pdf/qn/v32n3/ a21v32n3.pdf>>. Acesso em 22 jul. 2013.
PUNA, J. F.; GOMES, J. F.; CORREIA, J. N.; DIAS, A. P. S.; BORDADO, J. C. Advances on the development of novel heterogeneous catalysts for transesterification of triglycerides in biodiesel. Fuel, v.89, p.3602-3606, 2010.