Esterificação do ácido oleico utilizando aluminossilicato mesoporoso modificado com óxido de zircônio

Abstract

RESUMO Os desafios decorrentes do aumento populacional, do uso extensivo e degradação dos recursos naturais e da dependência dos recursos fósseis, tem despertado o interesse pelo desenvolvimento de tecnologias para a produção de combustíveis renováveis. Dentro deste contexto tecnologias para a produção de biodiesel tem sido bastante estudadas de forma a aliar economicidade e redução de impactos ambientais. A esterificação utilizando catalisador heterogêneo ácido possibilita o aproveitamento de matérias-primas de baixo valor agregado e redução de operações unitárias para separação e purificação dos produtos. Dentro destas premissas, o presente trabalho teve como objetivo sintetizar e caracterizar o material AlSBA-15, na razão Si/Al=10, modificada com ZrO2 e avaliá-lo como catalisador heterogêneo na esterificação do ácido oleico com metanol para a produção de ésteres monoalquílicos. A síntese da AlSBA-15, baseou-se na adição de um surfactante direcionador de estrutura Pluronic-123, TEOS e isopropóxido de alumínio. Para a modificação da AlSBA-15 realizou-se uma mistura física contendo 10% (m/m) ZrO2 em relação ao suporte, seguido de tratamento térmico. A caracterização do catalisador foi feita por difração de raios X, espectrometria na região do infravermelho, adsorção -dessorção de nitrogênio a -196 °C e quantificação de acidez de Brönsted-Lowry. O desempenho catalítico foi avaliado em um reator Parr de 300 mL, com razão metanol: ácido oleico igual a 6:1, 3% m/m de catalisador em relação ao ácido oleico, 3 h de reação à temperatura de 120 °C. As taxas de conversão do ácido oleico (%) foram, respectivamente, 55,5 ± 2,9, 68,2 ± 3,4 e 79,8 ± 3,6 para a, SBA-15, AlSBA-15 e a AlSBA-15-ZrO2, o que comprova a eficiência do método de síntese no aumento da força ácida do catalisador heterogêneo para a reação de esterificação. Os testes de lixiviação e de reutilização mostraram que a AlSBA-15-ZrO2 é ativa e estável nas condições reacionais empregadas.ABSTRACT Challenges stemming from population growth, extensive use and degradation of natural resources and dependence on fossil resources have aroused interest in the development of technologies for the production of renewable fuels. Within this context technologies for the production of biodiesel have been well studied in order to combine economicity and reduction of environmental impacts. Esterification using heterogeneous acid catalyst enables the use of raw materials of low added value and reduction of unit operations for separation and purification of products. The objective of the present work was to synthesize and characterize the AlSBA-15 material in the Si / Al = 10 ratio modified with ZrO2 and to evaluate it as a heterogeneous catalyst in the esterification of oleic acid with methanol for the production of monoalkyl esters. The characterization of the catalyst was done by X -ray diffraction, infrared spectrometry, nitrogen adsorptiondesorption at -196 °C and Brönsted -Lowry acid quantification. The catalytic performance was evaluated in a 300 mL Parr reactor, with methanol/oleic acid ratio equal to 6/1, with 3% m/m of catalyst in relation to oleic acid and 3 h of reaction at 120 ° C. Conversion rates of oleic acid (%) were, respectively, 55.5 ± 2.9, 68.2 ± 3.4 and 79.8 ± 3.6 for SBA-15, AlSBA-15 and AlSBA -15-ZrO2, which proves the efficiency of the synthesis method in increasing the acidic strength of the heterogeneous catalyst for the esterification reaction. The leaching and reuse tests showed that AlSBA-15-ZrO2 is active and stable under the reaction conditions employed.