Utilização do Óxido Bimetálico CaO-TiO2 na conversão catalítica do óleo de algodão (Gossypium hirsutum L.) em ésteres alquílicos (Biodiesel) via transesterificação metílica

Devido ao aumento na demanda de energia e problemas de poluição causados pelo uso de combustíveis fósseis, tornou-se necessário o desenvolvimento de combustíveis alternativos, bem como outras fontes de energia limpa e renovável. Assim sendo, o biodiesel vem se consolidando como uma excelente alterna...

Nível de Acesso:embargoedAccess
Publication Date:2018
Main Author: Oliveira, Tatiane Potiguara
Orientador/a: Fernandes Júnior, Valter José
Co-advisor: Conceição, Marta Maria da
Format: Tese
Language:por
Programa: PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA
Assuntos em Portugês:
Áreas de Conhecimento:
Online Access:https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26633
Citação:OLIVEIRA, Tatiane Potiguara. Utilização do Óxido Bimetálico CaO-TiO2 na conversão catalítica do óleo de algodão (Gossypium hirsutum L.) em ésteres alquílicos (Biodiesel) via transesterificação metílica. 2018. 142f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Resumo Português:Devido ao aumento na demanda de energia e problemas de poluição causados pelo uso de combustíveis fósseis, tornou-se necessário o desenvolvimento de combustíveis alternativos, bem como outras fontes de energia limpa e renovável. Assim sendo, o biodiesel vem se consolidando como uma excelente alternativa. A transesterificação é a reação mais utilizada para obtenção de biodiesel, em que além do óleo vegetal, são necessários a presença de um álcool e catalisador. Dentre os catalisadores heterogêneos, o óxido de cálcio (CaO) vêm se destacando devido ao baixo custo e alta atividade, porém sua atividade é causada por íons de cálcio na fase polar que sofre lixiviação. Assim, óxidos mistos vem se mostrando como alternativa para utilização do CaO. Este estudo investiga a adição de óxido de Titânio ao óxido de Cálcio e o uso do óxido misto, CaO-TiO2, como catalisador heterogêneo básico na transesterificação, a partir do óleo de algodão (Gossypium hirsutum L.), visando a obtenção de ésteres alquilicos (Biodiesel). Estes catalisadores de óxido misto CaO-TiO2 foram preparados em diferentes proporções molares de Ca:Ti e em seguida calcinados a 800ºC. Os óxidos mistos obtidos foram caracterizados por Difração de Raios X (DRX), Termogravimetria (TG), Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) acoplada à análise de Energia Dispersiva por Raios X (EDS) e análise de adsorção e dessorção de N2. Os catalisadores obtidos foram empregados na reação de transesterificação com razão molar metanol:óleo de 20:1, 10% m/m de catalisador e temperatura de 60oC por 5 h. O catalisador que apresentou a maior atividade catalítica foi o 0,25Ca-0,75Ti, com conversão de 92,2%. Foram testadas diferentes temperaturas de calcinação (800, 900 e 1000ºC) do 0.25Ca:0.75Ti, além da variação de parâmetros de síntese da transesterificação. As melhores condições de reação determinadas neste estudo foram a razão metanol/óleo 20:1, 10% em peso de catalisador, a 60°C, durante 6 h de reação para o catalisador 0,25Ca:0,75Ti – 800, calcinado a 800ºC, que apresentou um percentual de conversão de 94,23%, e a habilidade anti-lixiviação e reutilização. Portanto, o óxido misto CaO-TiO2 têm um grande potencial para obtenção de biodiesel.
Due to the increase in energy demand and pollution problems caused by the use of fossil fuels, the development of alternative fuels as well as other sources of clean and renewable energy has become necessary. Therefore, biodiesel has been consolidating as an excellent alternative. Transesterification is the most used reaction to obtain biodiesel, in which besides the vegetable oil, the presence of an alcohol and a catalyst is necessary. Among the heterogeneous catalysts, calcium oxide (CaO) has been highlighted due to the low cost and high activity, but its activity is caused by calcium ions in the polar phase that undergoes leaching. Thus, mixed oxides have been shown as an alternative to CaO. This study investigates the addition of titanium oxide to calcium oxide and the use of mixed oxide, CaO-TiO2, as the basic heterogeneous catalyst in the transesterification, from cottonseed oil (Gossypium hirsutum L.), in order to obtain alkyl esters (Biodiesel). These CaO-TiO2 mixed oxide catalysts were prepared in different molar ratios of Ca:Ti and then calcined at 800°C. The mixed oxides obtained were characterized by X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetry (TG), Raman Spectroscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to Xray Dispersive Energy (EDS) analysis and N2 adsorption and desorption analysis .The catalysts obtained were used in the transesterification reaction with methanol: oil molar ratio of 20:1, 10% w/w catalyst and temperature of 60°C for 5h. The catalyst with the highest catalytic activity was 0.25Ca-0.75Ti, with conversion of 92,2%. Different calcination temperatures (800, 900 and 1000ºC) of 0.25Ca: 0.75Ti were tested, in addition to the variation of transesterification synthesis parameters. The best reaction conditions determined in this study were the methanol / oil ratio 20:1, 10 wt% catalyst at 60°C for 6 h reaction for the 0.25 Ca:0.75Ti-800 catalyst, calcined at 800°C, which presented a conversion percentage of 94.23%, and the anti-leaching and reuse ability. Therefore, the mixed oxide CaO-TiO2 has a great potential for obtaining biodiesel.