Óxido de nióbio(v)/filossilicatos como catalisadores anfifílicos para a produção sustentável de biodiesel
| Ano de defesa: | 2024 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Tese |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Química Programa de Pós-Graduação em Química UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35866 |
Resumo: | Biodiesel, a renewable biofuel produced from vegetable oils and animal fats, stands out as a sustainable alternative to fossil fuels. However, its production generates large volumes of glycerol as a by-product, the supply of which exceeds commercial demand, resulting in environmental and economic impacts. Materials with amphiphilic characteristics present themselves as efficient surfaces in different media, having additional advantages when incorporated into lamellar clay minerals. Among metal oxides, niobium has stood out for its catalytic properties and high availability. This work aimed to synthesize niobic acid compounds supported on vermiculite and bentonite, with amphiphilic properties, for application in the esterification of fatty acids and ketalization of glycerol. The compounds were prepared by the precipitation-deposition method, through three synthesis routes and using two different types of surfactants, cetyltrimethylammonium bromide and sodium dodecyl sulfate, and characterized by techniques such as Fourier transform infrared, Zero charge potential, Scanning electron microscopy, chemical composition analysis, hydrophobicity test, thermogravimetric analysis and dynamic light scattering. In esterification tests, conversion of up to 84% of oleic acid into butyl oleate was obtained, confirmed by FTIR and quantified by titration analysis. In the glycerol ketalization tests, the results reached 89.7% conversion. The best conversion percentages for both reactions occurred using catalysts oragnifilized with cetyltrimethylammonium bromide, via route 3. The results show that niobic acid compounds supported on amphiphilic clay minerals are promising for organic reactions of industrial interest, presenting environmental advantages such as the reuse of oils and fats, added value to glycerol residue, the replacement of mineral acids in addition to being produced with high-quality materials. low cost and high national availability. |
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Óxido de nióbio(v)/filossilicatos como catalisadores anfifílicos para a produção sustentável de biodieselVermiculitaBentonitaÁcido nióbicoCatálise ácidaVermiculiteBentoniteNiobic acidAcid catalysisCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICABiodiesel, a renewable biofuel produced from vegetable oils and animal fats, stands out as a sustainable alternative to fossil fuels. However, its production generates large volumes of glycerol as a by-product, the supply of which exceeds commercial demand, resulting in environmental and economic impacts. Materials with amphiphilic characteristics present themselves as efficient surfaces in different media, having additional advantages when incorporated into lamellar clay minerals. Among metal oxides, niobium has stood out for its catalytic properties and high availability. This work aimed to synthesize niobic acid compounds supported on vermiculite and bentonite, with amphiphilic properties, for application in the esterification of fatty acids and ketalization of glycerol. The compounds were prepared by the precipitation-deposition method, through three synthesis routes and using two different types of surfactants, cetyltrimethylammonium bromide and sodium dodecyl sulfate, and characterized by techniques such as Fourier transform infrared, Zero charge potential, Scanning electron microscopy, chemical composition analysis, hydrophobicity test, thermogravimetric analysis and dynamic light scattering. In esterification tests, conversion of up to 84% of oleic acid into butyl oleate was obtained, confirmed by FTIR and quantified by titration analysis. In the glycerol ketalization tests, the results reached 89.7% conversion. The best conversion percentages for both reactions occurred using catalysts oragnifilized with cetyltrimethylammonium bromide, via route 3. The results show that niobic acid compounds supported on amphiphilic clay minerals are promising for organic reactions of industrial interest, presenting environmental advantages such as the reuse of oils and fats, added value to glycerol residue, the replacement of mineral acids in addition to being produced with high-quality materials. low cost and high national availability.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESO biodiesel, um biocombustível renovável produzido a partir de óleos vegetais e gorduras animais, destaca-se como uma alternativa sustentável aos combustíveis fósseis. Contudo, sua produção gera grandes volumes de glicerol como subproduto, cuja oferta excede a demanda comercial, resultando em impactos ambientais e econômicos. Materiais com características anfifílicas se apresentam como superfícies eficientes em diferentes meios, tendo vantagens adicionais quando incorporados em argilominerais lamelares. Entre os óxidos metálicos, o nióbio tem se destacado por suas propriedades catalíticas e alta disponibilidade. Este trabalho teve como objetivo sintetizar compostos de ácido nióbico suportados em vermiculita e bentonita, com propriedades anfifílicas, para aplicação na esterificação de ácidos graxos e na cetalização do glicerol. Os compostos foram preparados pelo método de precipitação-deposição, através de três rotas de síntese e utilizando dois tipos distintos de surfactantes, o brometo de cetiltrimetilamônio e o dodecil sulfato de sódio e caracterizados por técnicas como Difração de Raio-X, Espectroscopia de absorção do infravermelho por transformada de Fourier, Potencial de carga zero, Microscopia eletrônica de varredura, análises de composição química, teste de hidrofobicidade, análises termogravimetricas e espalhamento dinâmico de luz. Nos testes de esterificação, foi obtida conversão de até 84% do ácido oleico em oleato de butila, confirmada por FTIR e quantificada por análise titulométrica. Já nos testes de cetalização do glicerol, os resultados chegaram a 89,7% de conversão. Os melhores percentuais de conversão para ambas as reações se deram utilizando os catalisadores oragnifilizados com brometo de cetiltrimetilamônio, via rota 3. Os resultados evidenciam que compostos de ácido nióbico suportados em argilominerais anfifílicos são promissores para reações orgânicas de interesse industrial, apresentando vantagens ambientais como o reaproveitamento de óleos e gorduras, valor agregado ao resíduo glicerol, a substituição de ácidos minerais além de serem produzidos com materiais de baixo custo e alta disponibilidade nacional.Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBGuedes, Ana Paula de Melo AlvesLattes não recuperado em 19/09/2025Lima Junior, Claudio GabrielLattes não recuperado em 19/09/2025Silva, Débora Luísa Rosendo Tomé da2025-09-19T12:34:45Z2025-03-122025-09-19T12:34:45Z2024-12-18info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/35866porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-09-20T06:06:25Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/35866Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462025-09-20T06:06:25Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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