Avaliação do catalisador SO42-/ZrO2/Mo-MCM-41destinado a reação de transesterificação do óleo de soja. - PEREIRA, Helder de Lucena. (2023)
O biodiesel é produzido a partir de matérias-primas naturais e renováveis, como óleos vegetais ou residuais, suas propriedades são semelhantes ao diesel de origem fóssil, o que o torna uma fonte promissora de energia alternativa. O processo de obtenção do biodiesel trata-se da reação entre um óleo vegetal com um álcool de cadeia curta na presença de um catalisador, denominado de transesterificação. As condições de reação e etapas posteriores de separação dependem da natureza do catalisador utilizado. Os catalisadores sólidos têm sido estudados pela comunidade científica em virtude da sua possibilidade de reutilização e facilidade de separação. A peneira molecular MCM-41 apresenta grande área de superfície, tamanho de poros ajustável que garantem que as moléculas de triglicerídeos difundam nos mesoporos. Além disso, a incorporação de heteroátomos melhora as propriedades ácidas e características texturais, e consequentemente, sua atividade catalítica. Dentre os metais e grupos funcionais que apresentam propriedades catalíticas importantes, tem-se o molibdênio (Mo), a zircônia (ZrO2) e os grupos sulfato (SO4-2) como fases ativas que potencializam a produção de biodiesel. O trabalho teve por objetivo desenvolver um catalisador sólido modificado por Mo, ZrO2 e SO4-2 para a transesterificação do óleo de soja por rota metílica. Para isto, o molibdênio foi incorporado à estrutura da MCM-41 durante o processo de síntese com a razão molar Si/Mo de 20. Posteriormente, 20 % de zircônia foi impregnada por saturação do volume de poros (impregnação por via seca) ao catalisador. E por último, o catalisador foi submetido ao processo de sulfatação. Utilizou-se como ferramenta de avaliação um planejamento experimental 2² + 3 PtCt, onde as variáveis independentes foram tempo de reação e razão óleo:álcool, e a variável dependente foi o rendimento de ésteres metílicos. A partir da análise de difração de raios X e dos parâmetros cristalográficos obtidos, observou-se que o catalisador Mo-MCM-41 apresentou características semelhantes à MCM-41. O processo de impregnação do ZrO2 e de sulfatação do catalisador favoreceram a fase monoclínica da zircônia, e também não comprometeram a estrutura. Os espectros IFTR mostraram as vibrações associadas ao molibdênio, à zircônia e ao sulfato. Os perfis de adsorção/dessorção dos catalisadores Mo- MCM-41, ZrO2/Mo-MCM-41 e SO4-2/ZrO2/Mo-MCM-41 mostraram-se semelhantes às isotermas do tipo IV, característica de sólidos porosos. A área de superfície específica reduziu com a dispersão dos metais e grupos sulfato à estrutura. O catalisador ZSMM apresentou sítios ácidos fracos, moderados e fortes. A análise estatística dos dados mostrou que o modelo e os níveis experimentais adotados não detectaram a significância das variáveis em estudo para os limites estabelecidos. O maior rendimento de biodiesel obtido foi de 75,51 %, nas condições reacionais: tempo de reação de 4 h, razão óleo:álcool de 1:25, temperatura de 150 ºC e 3 % de catalisador no meio reacional.