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Título: Avaliação e desenvolvimento de catalisadores nanoporosos ácidos para obtenção de ésteres sintéticos lubrificantes a partir do ácido ricinoléico
Título em inglês: Evaluation and development of nanoporous acid catalysts to obtain synthetic esters lubricants from ricinoleic acid
Autor(es): Saboya, Rosana Maria Alves
Orientador(es): Cavalcante Júnior, Célio Loureiro
Coorientador(es): Luna, Francisco Murilo Tavares de
Palavras-chave: Engenharia quimica
Catalisadores
Biodiesel
Data do documento: 4-Abr-2016
Citação: SABOYA, R. M. A. (2016)
Resumo: Atualmente, o mercado nacional de lubrificantes acabados e óleos básicos vêm acompanhando a tendência mundial de aumento de demanda por produtos oriundos de fontes renováveis e por produtos de maior qualidade, os biolubrificantes. Ésteres sintéticos formam um grande grupo de produtos, que podem ser tanto de origem petroquímica como oleoquímica. Devido ao grande interesse em produtos ambientalmente corretos, ésteres sintéticos obtidos a partir de óleos vegetais tem recebido uma atenção especial. Entretanto, esta matéria-prima pode competir com a cadeia da indústria de alimentos. Este fato tem gerado grandes esforços no desenvolvimento de produtos a partir de fontes que não interfiram no setor alimentício. Nesse sentido, a partir da mamona é obtido um dos óleos não comestíveis mais importantes. O grande interesse neste óleo também é atribuído ao elevado teor de ácido ricinoléico (≈ 90 ). ácido ricinoléico tem sido relatado na literatura como matéria-prima na reação de esterificação visando à produção de biodiesel, utilizando alcoóis de cadeia curta na presença de ácidos minerais, tais como H2SO4. Entretanto, o uso de alcoóis com C8 a C14 é mais interessante para a produção de ésteres quando o intuito é sua aplicação como lubrificante. Nesse estudo, avaliou-se a reação de esterificação do ácido ricinoléico com 2-etil-1-hexanol com vários catalisadores sólidos ácidos. Concentrando-se na síntese de catalisadores a partir de dois tipos de suporte: a argila porosa heteroestruturada PCH e a sílica mesoporosa SBA-15. Testes comparativos também foram realizados com várias resinas de troca iônica. Foi sintetizada uma série de catalisadores de WO3 suportados na argila PCH com diferentes teores de zircônio em seus pilares. Os catalisadores com teor de WO3 de 20 % em peso e uma razão molar Si/Zr = 15 nos pilares exibiram os valores mais elevados de conversão, 60 e 91 % após 8 e 24 h, respectivamente. A sílica mesoporosa SBA-15 foi sintetizada por diferentes rotas e foi utilizada como suporte na preparação de catalisadores de Nb2O5. O catalisador preparado pelo método hidrotérmico com teor de Nb2O5 de 12 % em peso, exibiu o valor mais elevado de conversão, 80 % após 8 h. Dentre as resinas avaliadas, a Amberlite-15 foi a que apresentou o melhor desempenho catalítico em termos de conversão do ácido ricinoléico. As resinas foram bastante ativas na reação de esterificação do ácido ricinoléico com 2-etil-1-hexanol. Tal atividade pode estar relacionada a uma pequena contribuição homogênea devido à lixiviação dos grupos sulfônicos no meio reacional
Abstract: Currently, the domestic market of basestock oils and finished lubricants has accompanied the world increasing demand for lubricants obtained from renewable sources and higher quality products, bio-lubricants. Synthetic esters form a large group of products, which can be either from petrochemical or oleochemical origin. Due to the wide interest in environmentally friendly products, synthetic esters derived from vegetable oils have received special attention. However, this raw material can compete with the chain of the food industry. This fact has generated great efforts in the development of products from sources that do not interfere in the food industry. In this sense, from the castor bean is obtained one of the most important nonedible oils. The great interest in this oil is also attributed to the high ricinoleic acid content (≈ 90 %). The ricinoleic acid has been reported in the literature as the feedstock to esterification reaction for biodiesel production using short chain alcohols in the presence of mineral acids such as H2SO4. However, the use of alcohols with C8 to C14 is more interesting for the production of esters when the aim is its use as lubricant. In this study the esterification reaction of ricinoleic acid with 2-ethylhexanol with various solid acid catalysts was evaluated. This study focused on synthesis of acid catalysts using two types of support: mesoporous silica SBA-15 and porous clay heterostructures (PCH). Comparative studies were also carried out for commercial catalysts such as ion-exchange resins. It has been synthesized a set of WO3 based catalysts supported on porous clay heterostructured with different zirconium contents in their pillars. The catalysts with a tungsten content of 20 wt.% and a molar ratio Si/Zr = 15 in the pillars exhibited the highest conversion, reaching a conversion value close to 60 and 91 % after 8 and 24 h, respectively. SBA-15 silica synthesized by different procedures was used as catalytic support in the preparation Nb2O5 catalyst. The catalyst prepared by hydrothermal method with niobium oxide content of 12 wt.% exhibited the highest conversion, reaching a conversion value 80 % after 8 h. Among the evaluated resins, Amberlite-15 showed the best catalytic performance in terms of conversion of ricinoleic acid. The resins were quite active in the reaction of esterification of ricinoleic acid with 2-ethyl-1- hexanol. Such activity may be related to a homogeneous small contribution due to leaching of sulfonic acid groups in the reaction medium
Descrição: SABOYA, R. M. A. Avaliação e desenvolvimento de catalisadores nanoporosos ácidos para obtenção de ésteres sintéticos lubrificantes a partir do ácido ricinoléico. 2016. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/19358
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