Avaliação catalítica dos espinélios ZnAl2O4 e ZnAl1,9Eu0,1O4 na transesterificação metílica do óleo de soja

Abstract

Este estudo objetivou avaliar o efeito da dopagem de európio na estrutura e na morfologia do espinélio ZnAl1,9Eu0,1O4 e seu desempenho como catalisador na transesterificação metílica do óleo de soja. Os pós do espinélio ZnAl1,9Eu0,1O4 foram sintetizados por meio da reação de combustão e caracterizados por difração de raios X (DRX), espectroscopia de absorção óptica na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura e análise termogravimétrica. As reações de transesterificação foram conduzidas a 160 e 180 ºC, razão molar óleo/álcool 1:15, 2% de catalisador e tempo de reação 3 h. Os resultados das caracterizações por DRX e FTIR indicaram a fase espinélio do aluminato e duas bandas de absorção entre 450 e 700 cm-1, características da estrutura de espinélio. Os resultados das reações de transesterificação mostraram que a dopagem de ZnAl2O4 com 0,1 mol de európio favoreceu um aumento na conversão catalítica de 15,8% para 68,7%, indicando que os íons európio tornam o catalisador mais ativo. Aumentando a temperatura da reação de 120 para 180 ºC promoveu um aumento considerável na conversão catalítica de 18,4 para 68,7%, utilizando o catalisador dopado com európio. A conversão do catalisador reutilizado ZnAl1,9Eu0,1O4 mostrou uma redução em cerca de 31% quando foi utilizado pela terceira vez.This study aimed to evaluate the effect of Eu doping on the structure and morphology of the ZnAl1.9Eu0.1O4 spinel and its performance as catalyst in methyl transesterification of soybean oil. The catalyst materials were synthesized by the combustion reaction and characterized by X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy and thermogravimetric analysis. The transesterification reactions were conducted at 160 and 180 ºC, oil:alcohol molar ratio 1:15, 2% of catalyst and time reaction 3 h. The XRD and FTIR results indicate the presence of the aluminate spinel phase and two absorption bands between 450 and 700 cm-1, characteristic of the spinel structure. The results of transesterification reactions showed that doping ZnAl2O4 with 0.1 mol of europium promoted an increase in the catalytic conversion (15.8% to 68.7%), indicating that europium turns the catalyst more active. Increasing the reaction temperature from 120 to 180 ºC caused a considerable increase in the catalytic conversion of 18.4 to 68.7% using the catalyst doped with europium. The conversion of the reused catalyst ZnAl1.9Eu0.1O4 showed a reduction of 31% when used for the third time.