Redes metalorgânicas à base de zinco e alumínio como catalisadores heterogêneos para a esterificação do ácido oleico

Abstract

RESUMO Os problemas ambientais recorrentes do uso de combustíveis fósseis incentivaram a busca por combustíveis de fontes limpas e renováveis, capazes de minimizar a emissão de gases que causam o efeito estufa. Neste contexto, o uso do biodiesel vem se destacando no mercado de combustíveis. A produção industrial de biodiesel baseada na catálise alcalina homogênea apresenta exigências técnicas que impactam diretamente no seu custo de produção. Pesquisadores têm buscado desenvolver catalisadores heterogêneos, como uma alternativa a este processo. Rede metalorgânicas, MOFs é uma classe de materiais promissores para processos catalíticos, uma vez que resultam da combinação de materiais orgânicos e inorgânicos, o que lhes confere propriedades como alta porosidade, estrutura ordenada e flexibilidade estrutural. Desta forma, o enfoque deste estudo foi sintetizar e caracterizar MOFs, contendo óxidos de zinco e alumínio preparados através do método hidrotérmico, e imobilizá-los na rede de sílica, visando um aumento da sua estabilidade térmica e química. As caracterizações físicoquímicas dos materiais confirmaram a formação de redes metalorgânicas, indicando que o método de síntese foi reprodutível e eficiente. Os testes catalíticos indicaram que o material não imobilizado MOF-Al/Zn apresentou maior atividade catalítica na esterificação do ácido oleico, no entanto apresentou lixiviação das espécies ativas. Contudo, a imobilização deste material em sílica resultou em um catalisador estável, sendo possível reutilizá-lo sem perda significativa da atividade catalítica. A imobilização de redes metalorgânicas em sílica se mostrou uma opção promissora para a síntese de um catalisador heterogêneo ativo e eficiente para reações de esterificação do ácido oleico.ABSTRACT The recurring environmental problems of the use of fossil fuels have encouraged the search for fuels from clean and renewable sources that can minimize the emission of greenhouse gases. In this sense, biodiesel has been highlighted in the market of fuels. The production of industrial biodiesel based on homogeneous alkaline catalysis presents technical requirements that directly impact on its cost of production. Researchers have sought to develop heterogeneous catalysts as an alternative to this process. Metal-Organic Frameworks, MOFs, are a class of promising materials for catalytic processes, as they result from the combination of organic and inorganic materials, which gives them properties such as high porosity, ordered structure and structural flexibility. Thus, the focus of this study was to synthesize and characterize MOFs containing zinc and aluminum oxides, prepared by the hydrothermal method, and immobilize them in the silica network, aiming to increase their thermal and chemical stability. The physicochemical characterization of the materials confirmed the formation of MOFs, indicating that the synthesis method was reproducible and efficient. The catalytic tests indicated that the non-immobilized material MOF-Al/Zn presented higher catalytic activity in the esterification of oleic acid, however it showed leaching of the active species. However, the immobilization of this material on silica resulted in a stable catalyst, being possible to reuse it without significant loss of the catalytic activity. The immobilization of Metal-Organic Frameworks on silica networks has shown to be a promising option for the synthesis of an active and efficient heterogeneous catalyst for esterification reactions of oleic acid.