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Título: Síntese, caracterização e aplicação de catalisadores heterogêneos para a produção de biocombustíveis
Título em inglês: Synthesis,characterization and applications of heterogeneos catalysers for the biodiesel productions
Autor(es): Albuquerque, Mônica
Orientador(es): Júnior, Celio
Palavras-chave: catálise heterogênea
SBA-15
óxidos metálicos
biodiesel
Data do documento: 22-Abr-2008
Citação: ALBUQUERQUE.M.C.G (2008)
Resumo: O Biodiesel é industrialmente produzido através de reação homogênea de transesterificação de óleos vegetais na presença de espécies básicas como catalisadores. Entretanto, neste processo há a necessidade de purificação da fase éster e remoção da base após a reação. Neste trabalho, diferentes catalisadores básicos heterogêneos, tais como óxido de cálcio (4-20%) suportado sobre a sílica mesoporosa SBA-15 e catalisadores de óxidos MgAl e MgCa com diferentes relações molares (3-24) Mg/Ca e Mg/Al, foram sintetizados e avaliados em reações de transesterificação. As propriedades texturais e a caracterização estrutural dos catalisadores foram determinadas pelas técnicas de DRX, XPS, FT-IR, MEV e adsorção- dessorção de N2 a -196ºC. A basicidade foi estudada mediante técnicas de TPD-CO2 e decomposição de isopropanol. A atividade catalítica foi avaliada em reações de transesterificação do butirato de etila com metanol, algumas variáveis da reação foram otimizadas e o catalisador mais ativo foi testado na produção de biodiesel a partir dos óleos de mamona e girassol. Para a série de catalisadores mesoporosos, a amostra com 14% de CaO em SBA-15 foi o catalisador mais ativo na transesterificação do butirato de etila com metanol a 60ºC e pressão atmosférica. A maior atividade na produção de biodiesel foi observada para o catalisador SBA15-14CaO apresentando valores de conversão de 65,7% e 95% para os óleos de mamona e girassol após 1 e 5h de tempo de reação, respectivamente. Para os catalisadores de óxidos MgAl e MgCa, os catalisadores de MgCa mostraram-se mais ativos que os MgAl para a transesterificação do butirato de etila. Em reação com óleo de girassol, foi observado para o catalisador MgCa3 uma conversão de 92% a uma relação molar metanol:óleo de 12, temperatura de reação de 60ºC e 2,5% em peso de catalisador no meio reacional.
Abstract: Biodiesel is industrially produced by homogeneous transesterification of vegetable oils in the presence of basic species. However, removal of the base after reaction is a major problem, since purification of the ester phase is needed. In this study, different heterogeneous catalysts, based on calcium oxide (4-20%) supported on mesoporous SBA- 15 silica, and MgAl and MgCa oxides with different Mg/Ca and Mg/Al molar ratios (3- 24), have been synthesized, characterized and evaluated in transesterification reactions. Their textural and structural characterizations were carried out using XRD, XPS, FT-IR, SEM and N2 sorption at -196ºC. Their basicities were studied by CO2-TPD and isopropanol catalytic decomposition. Their catalytic activities was evaluated for the transesterification reaction of ethyl butyrate with methanol, and several reaction parameters were optimized. The most active catalysts were tested in biodiesel production from castor and sunflower oils. The sample with a 14 wt% of CaO in SBA-15 was the most active catalysts in the transesterification of ethyl butyrate with methanol at 60ºC and atmospheric pressure. For the MgAl and MgCa oxide catalysts, MgCa mixed oxides were more active than MgAl in the same system. The highest activity in biodiesel production was found for SBA15-14CaO as 65,7% and 95% for castor and sunflower oils after reacting for 1 and 5h, respectively. In the case of MgAl and MgCa oxides catalysts, sunflower oil conversion of 92% was achieved with methanol:oil molar ratio of 12, reaction temperature of 333 K and 2.5 wt% of MgCa3 catalyst.
Descrição: ALBUQUERQUE, M.C.G. Síntese, caracterização e aplicação de catalisadores heterogêneos para a produção de biocombustíveis. 2008. 130 f. Tese (Doutorado em Química orgânica e inorgânica) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/2278
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