Estudo de catalisadores heterogêneos para a obtenção de ésteres metílicos a partir da transesterificação de óleos vegetais

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2010
Autor(a) principal: Santos, Vannia Cristina dos
Orientador(a): Nakagaki, Shirley, 1962-
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Não Informado pela instituição
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Esteres
Oleos vegetais como combustivel
Óleos e gorduras
Catalisadores
Química
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1884/25597
Resumo: Orientadora: Profª Drª Shirley Nakagaki
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spelling Ramos, Luiz Pereira, 1960-Universidade Federal do Paraná. Setor de Ciências Exatas. Programa de Pós-Graduação em QuímicaNakagaki, Shirley, 1962-Santos, Vannia Cristina dos2024-11-21T18:44:33Z2024-11-21T18:44:33Z2010https://hdl.handle.net/1884/25597Orientadora: Profª Drª Shirley NakagakiCoorientador: Prof. Dr. Luiz Pereira RamosDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 03/08/2010Inclui referênciasResumo: Atualmente, a maior parte da obtenção de biodiesel ocorre através de processos alcalinos homogêneos, devido principalmente a sua alta reatividade e por se tratar de um processo economicamente viável. Entretanto, esse processo apresenta algumas desvantagens, como a necessidade de várias etapas de separação e purificação dos produtos e co-produtos, gerando resíduos de difícil tratamento. No sentido de minimizar os problemas associados ao processo homogêneo, sistemas catalíticos heterogêneos têm sido propostos. Os catalisadores heterogêneos facilitam a separação e purificação dos co-produtos a reação, podem ser facilmente separados no final da reação por meio de simples centrifugação e também podem ser reutilizados. Baseado nestes aspectos, neste estudo foi descrito a investigação e o uso do tungstato de sódio (Na2WO4) como catalisador heterogêneo para a reação de transesterificação de óleo de soja utilizando metanol. Os melhores rendimentos das reações investigadas, com valores muito próximos 100 %, foram btidos a uma temperatura de 80 ºC, em condições de reação razoavelmente brandas, embora outras temperaturas também tenham sido investigadas. Além da vantagem da utilização de condições brandas de reação, outra grande vantagem observada, na utilização do tungstato de sódio como catalisador heterogêneo para esta classe de reação, foi a sua capacidade de reutilização: quando investigado em elo menos quatro ciclos de reação, não foi observada redução significativa nos valores de rendimentos, chegando a 95 % num quarto ciclo de reação. Os resultados obtidos foram bastante promissores e epresentam um grande avanço no uso de catalisadores heterogêneos para esta classe de reações. A fim de investigar em maior profundidade este processo inovador para a produção de biodiesel, diversas eações foram realizadas sob diferentes condições experimentais. Para isso, fatores inerentes ao processo foram variados, tais como: concentração do catalisador, razão molar entre óleo vegetal e álcool no meio de reação, tempo, temperatura e atmosfera de reação. Este sólido catalisador foi também imobilizado em sílica, um suporte inorgânico, pelo processo sol-gel com o objetivo de diminuir as perdas mássicas por olubilização no meio de reação ou lixiviação da espécie catalítica, bem como favorecer a rápida recuperação e reuso dos sólidos catalíticos. A heterogenização do tungstato de sódio em matriz de sílica pelo rocesso sol-gel foi avaliada tanto pela rota ácida como pela rota básica. Os resultados demonstraram que a rota ácida favoreceu a imobilização do tungstato de sódio, quando comparado à rota básica. Também foi valiado o modo de ecagem dos sólidos obtidos através do processo sol-gel, os melhores resultados de imobilização foram obtidos para os sólidos que secaram lentamente a temperatura ambiente. Observou-se que os sólidos obtidos na heterogenização do tungstato de sódio em sílica também apresentaram ótimos resultados nas primeiras reações de transesterificação, mesmo para os sólidos que apresentaram baixos eores de tungstênio imobilizado. Avaliou-se a capacidade de reciclagem dos catalisadores obtidos a partir da heterogenização do Na2WO4 em sílica e observou-se que os rendimentos sofreram decréscimos com a reutilização. Baseado nisto, realizou-se uma avaliação da lixiviação do sal de tungstato de sódio do suporte de sílica através da técnica de espectrometria de emissão óptica para alguns dos sólidos preparados. Após o uso do catalisador, observou-se que a lixiviação realmente ocorreu, o que pode er levado a um decréscimo nos valores de rendimento das reações de reutilização. Várias técnicas analíticas foram mpregadas na caracterização dos sólidos e dos ésteres metílicos obtidos, tais como difratometria de raios X, espectroscopia vibracional na região do infravermelho, cromatografia a líquido de alta ficiência, ressonância magnética nuclear de 1H, fluorescência de raios X, espectrometria de emissão óptica, microscopia eletrônica de varredura e área superficial.Abstract: Currently, the majority of biodiesel produced is obtained through homogeneous alkaline processes, had mainly its high reactivity and for if dealing with an economically viable process. However, this process presents some disadvantages, as the necessities of some separation stages and purification of products and co-products, generating residues of difficult treatment. In the direction to minimize the problems associates to homogeneous process, heterogeneous catalytic systems have been considere . These heterogeneous catalysts facilitated the separation and purification of reaction co-products, can easily been separate at the end of reaction by simply centrifugation and also can be reused. Based in these aspects, in this study was described the investigation and the use of sodium tungstate (Na2WO4) as heterogeneous catalyst for transesterification reactions of soybean oil using methanol. The best yields of the investigated reactions (very next of 100 %) were obtained in a temperature of 80 ºC, under relatively mild reaction onditions, even so other temperatures also have been investigated. Beyond the advantage of the use of mild conditions, another great observed advantage in the use of sodium tungstate as heterogeneous catalyst was it’s the solid re-use capacity with similar catalytic performance. When investigated in at least four cycles of reaction, significant reduction in the values of yields wasn’t observed, arriving 95 % in the ourth reaction cycle. The results are promising and represent a great advance in the use of heterogeneous catalysts for this class of reactions. With the objective of investigating in bigger depth this innovative process for biodiesel production, a lot of reactions had been carried through under different experimental conditions. For this, reactions were carried out at different temperatures, times, catalyst concentrations, ethanol:oil molar ratios and atmosphere of reaction. This catalytic solid was also immobilized in silica (an inorganic support) by sol-gel process, with the objective to reduce losses of mass by solubilization in the reaction middle or leaching of the catalytic species, as well favoring the fast recovery and reuses of catalytic solids. The heterogenization of sodium tungstate in silica matrix by sol-gel process was evaluated in an cid route and in a basic route. The results had demonstrated that the acid route favored the immobilization of sodium tungstate, when compared the basic route. Also was investigated the drying method for the olids obtained by sol-gel process, the best results for immobilization were obtained for the solids with the low dry in room temperature. It was observed that the obtained solids also presented excellent results in the reactions of transesterification, even though for the solids that had presented very low immobilized contents of tungsten. It was evaluated the recycling capacity of the obtained catalysts from the heterogenization of the Na2WO4 in silica and was observed that the yields decreases with the reutilization. Based on this, an evaluation of tungstate slat leaching from the silica support was carried through the technique of optic emission spectrometry for some of prepared solids. After the catalyst use, was observed that the leaching really occurs, what can be taken the reduction in the yields values. Several analytical techniques had been used in the characterization of the solids and the methyl esters, such as X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, high performance liquid chromatography, hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy 1H, X-ray fluorescence, inductively coupled plasma, optical emission spectrometry and scanning electron microscope and specific surface area.87f. : il., grafs., tabs.application/pdfDisponível em formato digitalEsteresOleos vegetais como combustivelÓleos e gordurasCatalisadoresQuímicaEstudo de catalisadores heterogêneos para a obtenção de ésteres metílicos a partir da transesterificação de óleos vegetaisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporreponame:Repositório Institucional da UFPRinstname:Universidade Federal do Paraná (UFPR)instacron:UFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALdissertacao-vannia-cristina-dos-santos.pdfapplication/pdf2063710https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25597/1/dissertacao-vannia-cristina-dos-santos.pdfcda17414048f6d3a7532e18cdba984eaMD51open accessTEXTdissertacao-vannia-cristina-dos-santos.pdf.txtExtracted Texttext/plain189898https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25597/2/dissertacao-vannia-cristina-dos-santos.pdf.txtc4bdd8a2c00e8e5f5ccd3b65333ebf00MD52open accessTHUMBNAILdissertacao-vannia-cristina-dos-santos.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1097https://acervodigital.ufpr.br/bitstream/1884/25597/3/dissertacao-vannia-cristina-dos-santos.pdf.jpg98128c58d7c6f30ee26077bdd6c25ae6MD53open access1884/255972024-11-21 15:44:33.399open accessoai:acervodigital.ufpr.br:1884/25597Repositório InstitucionalPUBhttp://acervodigital.ufpr.br/oai/requestinformacaodigital@ufpr.bropendoar:3082024-11-21T18:44:33Repositório Institucional da UFPR - Universidade Federal do Paraná (UFPR)false
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