Avaliação de materiais alternativos como potenciais catalisadores para obtenção de biodiesel a partir de óleo de soja

Abstract

A demanda por energia no mundo está crescendo exponencialmente e a utilização de combustíveis provenientes do petróleo vem causando diversos efeitos negativos no meio ambiente. Nesse contexto os biocombustíveis, como o biodiesel, oriundos de fontes renováveis, surgem como uma opção para motores à combustão já existentes. O biodiesel é obtido a partir da reação de transesterificação entre um álcool de cadeia curta, como o metanol, e óleos vegetais ou gordura animal, sendo muito utilizado o óleo de soja. O processo industrial de produção desse biocombustível ocorre via catálise homogênea, mas o processo via catálise heterogênea apresenta diversas vantagens, como diminuição de etapas de processo, melhor separação entre catalisador e produtos da reação e menor quantidade de resíduos gerados. O objetivo deste trabalho é avaliar catalisadores provenientes de materiais comerciais de baixo custo para a obtenção de biodiesel a partir do óleo de soja refinado virgem e óleo residual usado no cozimento de alimentos. Os catalisadores utilizados foram casca de ovo de galinha e calcita, após tratamento térmico prévio, e cal virgem e gesso comerciais. Esses materiais foram caracterizados com análise termogravimétrica, difração de raios-X e dessorção à temperatura programada (TPD-CO2). Os ensaios experimentais ocorreram na temperatura de 65 °C durante duas horas com razão metanol/óleo de 9:1 e 3% em peso de catalisador. O rendimento em biodiesel seria obtido por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), mas não foi possível realizar devido à pandemia de Covid-19. Considerando que os catalisadores com sítios de maior força básica são aqueles que apresentam melhor atividade catalítica para esta reação, pode-se inferir que os catalisadores mais promissores são os obtidos a partir da calcita e da casca de ovo de galinha e a cal virgem comercial.

Energy consumption is growing exponentially in the world and the use of petroleum-based fuels causes several negative effects on the environment. In this context, biofuels, such as biodiesel, from renewable sources, appear as an option for existing combustion engines. Biodiesel is obtained from the transesterification reaction between short-chain alcohol, such as methanol, and vegetable oils or animal fat, with soybean oil being widely used. The industrial process for producing this biofuel occurs via homogeneous catalysis, but the process via heterogeneous catalysis has several advantages, such as reduced process steps, better separation between catalyst and reaction products, and less waste generated. The objective of this work is evaluate catalysts from low-cost commercial materials to obtaining biodiesel from virgin refined soybean oil and residual oil used for cooking. The catalysts used were chicken eggshell and calcite, after previous heat treatment, and commercial lime and plaster. These materials were characterized with thermogravimetric analysis, X-ray diffraction, and temperature-programmed desorption (TPD-CO2). The experiments were performed at 65 ° C for two hours with a methanol/oil ratio of 9:1 and 3wt% of catalyst. The biodiesel yield would be obtained by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), but it was not possible to perform due to the pandemic. Considering that catalysts with basic strength sites are those that have the best catalytic activity for this reaction, it can be inferred that the most promising catalysts are those obtained from chicken eggshell and calcite, and commercial lime.