Publicação: Desenvolvimento, caracterização e aplicação de novos catalisadores poliméricos heterogêneos baseados em poliestireno sulfonado e polissulfona para produção de biodiesel metílico a partir do ácido oleico
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CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
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Coorientador
Batista, Antonio Carlos Ferreira
Resumo
A produção de biodiesel por esterificação é uma rota promissora, uma vez que não
envolve a geração de efluentes, não é necessário um controle de qualidade rigoroso da
matéria prima em termos de ácidos graxos livres e não há contaminação do biodiesel por
glicerina, já que o subproduto formado é água. Neste trabalho empregam-se catalisadores
ácidos heterogêneos devido às inúmeras vantagens quando comparado aos homogêneos,
como facilidade de uso, diminuição da corrosão, diminuição das etapas de purificação do
biodiesel. Catalisadores poliméricos de polissulfona (PSF) e poliestireno sulfonado (PSS)
foram preparados como membranas para catalisar a reação de esterificação do ácido oleico
com metanol, produzindo oleato de metila que pode ser empregado como biodiesel. Vários
tipos morfológicos de membranas de PSS e PSF foram obtidos por casting e eletrofiação.
As condições reacionais para a produção de biodiesel foram: temperatura de 100 °C, razão
molar de 10:1 (metanol:ácido oleico), 5 % de catalisador e vários tempos de reação: 10
min, 30 min, 60 min, 90 min, 120 min, 240 min, 360 min, 480 min e 600 min. A presença
de fios, poros ou homogeneidade na estrutura das membranas foi comprovada pelo MEV.
A estabilidade e comportamento térmicos foram verificados por TGA/DTG e DSC. Pelos
métodos BET e BJH foram possíveis obter a área superficial das membranas, volume e
tamanho dos poros. A conversão em biodiesel é definida pelas bandas do FTIR e GC. Para
as membranas que apresentam o PSS, 10 minutos de reação foram suficientes para obter
um rendimento significativo. O emprego da PSF resultou em maior estabilidade térmica
para a blenda polimérica PSF_PSS. A membrana eletrofiada PSF_PSS apresentou a melhor
conversão em oleato de metila, 70,5 % com apenas 10 minutos de reação, esse valor
aumentou para 95,8 % com 240 minutos de reação. Considerando o desempenho dos
catalisadores heterogêneos descritos na literatura, os resultados obtidos são significativos
em relação ao tempo de reação e conversão do processo.
Abstract
The production of biodiesel by esterification is a promising route, since it does not
involve the generation of effluents, it is not necessary a strict control of the raw quality
material in terms of free fatty acids and there is no contamination of the biodiesel by
glycerine, since the by-product is water. In this work heterogeneous acids catalysts are
used due to the numerous advantages when compared to the homogeneous ones, such as
ease of use, reduction of corrosion, reduction of biodiesel purification stages. Catalysts
polymer polysulfone (PSF) and sulfonated polystyrene (PSS) were prepared to catalyze the
esterification reaction of oleic acid with methanol, producing biodiesel. Several
morphological types of membranes were obtained by casting or eletrospinning. As reaction
conditions for the production of biodiesel were: temperature of 100 ° C, molar ratio of 10:
1 (methanol: oleic acid), 5 % catalyst and various reaction times: 10 min, 30 min, 60 min,
90 min, 120 min, 240 min, 360 min, 480 min e 600 min. The presence of fibers, pores or
homogeneity in the structure in the membranes was confirmed by SEM. Thermal stability
and behavior were verified by TGA / DTG and DSC. By the BET and BJH methods it was
possible to obtain the surface area of the membranes, volume and pore size. The
conversion to biodiesel is defined by the FTIR bands and GC. For the membranes
presenting the PSS, 10 minutes of reaction are sufficient to obtain a significant yield. The
use of PSF resulted in greater termic stability for the PSF_PSS polymer blends. The
PSF_PSS eletrospinning membrane presents a better conversion in methyl oleate, 70.5 %
with only 10 minutes of reaction, this value increased to 95.8 % with 240 minutes of
reaction. Considering the performance of the heterogeneous catalysts described in the
literature, the results obtained are significant in relation to reaction time and process
conversion.
Palavras-chave
Esterificação, Esterification, Acido oleico, Oleic acid, Poliestireno sulfonado, Sulfonated polystyrene, Polissulfona, Polysufone, Biocombustíveis, Biodiesel, Esterificação (Química), Poliestireno
Citação
LIMA, Ana Paula de. Desenvolvimento, caracterização e aplicação de novos catalisadores poliméricos heterogêneos baseados em poliestireno sulfonado e polissulfona para produção de biodiesel metílico a partir do
ácido oleico. 2018. 107 f. Tese (Doutorado em Biocombustível). - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018. Programa de Pós-graduação em Biocombustíveis.