USO DE ÓXIDO DE BISMUTO IMOBILIZADO EM MATRIZES DE

SÍLICA-ALUMINA PARA CATÁLISE EM SÍNTESE DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOS RESIDUAIS

Mestranda: Tiziana Azario de MedeirosOrientador: Dr. Alberto Adriano Cavalheiro

Co-orientadora: Dra. Margarete Soares da Silva

Maio - 2013Dourados - MS

1. Resumo

• Produção de biodiesel: transesterificação em meio alcalino homogêneo (acidez baixa, condições anidras)

• Catálise heterogênea: óxidos de metais pesados

• Matrizes de sílica-alumina impregnadas com óxido de bismuto: catalisador heterogêneo (transesterificação etílica de óleos residuais)

• Tempo e temperatura, características cristalinas e morfológicas

• Óxido de bismuto: poder complexante com o glicerol (eficiência)

• Baixa área específica: imobilização em matriz mesoporosa

• Sílica x capacidade de adsorção (modificação com alumina)

• Matriz de sílica-alumina (Si0,75Al0,25O1,88 impregnada com Bi2O3)

• Materiais obtidos a partir do Método dos Precursores Poliméricos (tempo e temperatura do ponto de vista morfológico e de eficiência catalítica)

2. Introdução

• Fontes alternativas de energia: abastecimento, preços e impacto ambiental

• 80% do consumo mundial: carvão, petróleo e gás (3% ao ano)

• Diversificação da matriz energética: biocombustíveis de óleos vegetais

• Produção de biodiesel: alcoólise de óleos vegetais ou gorduras animais, esterificação de materiais graxos de alta acidez

• Vantagens da produção e uso: ambientais, econômicas e sociais

• Matérias-primas: óleos utilizados (menor valor agregado)

• Metanol: mais barato e operações menos complexas (não renovável, tóxico, incêndios, chama invisível)

• Etanol: disponibilidade e tecnologia (dificuldades técnicas)

• Transesterificação alcalina em meio homogêneo: NaOH ou KOH

• Triacilgliceróis (álcoois monohidroxilados): mono e diacilgliceróis

• Triésteres de ácidos graxos: monoésteres e glicerina

• Ácido graxo livre (álcool): esterificação dos ácidos e transesterificação dos triacilgliceróis

Figura 1: Esquema geral de uma reação de esterificação.Figura 2: Esquema geral de uma reação de transesterificação.Fonte: Leite e Braga (2008).

3. Objetivos

• Objetivo Geral

• Sintetizar matrizes de sílica-alumina com composição Si0,75Al0,25O1,88 impregnadas com 10% em massa de Bi2O3 e testar a eficiência catalítica na síntese de biodiesel a partir de óleos residuais utilizando a rota etílica

• Objetivos Específicos

• Sintetizar o material catalisador Si0,75Al0,25O1,88 impregnado com 10% em massa de Bi2O3 através do Método dos Precursores Poliméricos, separando o estágio de cristalização da fase ativa da matriz através de duas sequências de polimerização;

• Avaliar o processo de obtenção por análise térmica e caracterizar estruturalmente e morfologicamente os materiais por DRX e Área de Superfície;

• Testar os catalisadores na rota etílica de transesterificação a partir de óleos residuais filtrados, com e sem esterificação prévia com etanol, variando o material obtido em diferentes condições e em função de diferentes tempos e temperaturas de reação;

• Propor alterações de metodologia em função dos resultados preliminares, de modo a buscar maior eficiência catalítica no processo de transesterificação;

• Analisar a qualidade do biodiesel obtido pelas rotas propostas neste trabalho baseada em normas técnicas da ANP.

4. Metodologia

• Coleta e tratamento prévio das amostras de óleo

• Biocar

• Aquecimento a 40º C e filtragem a vácuo

• Síntese dos catalisadores

• Método dos Precursores Poliméricos:– Ácido cítrico

– TEOS e Al(NO3)3.9H2O

– Bi(NO3)3

Figura 3: Fluxograma descritivo do Método dos Precursores Poliméricos.Fonte: Mourão et al. (2009).

Síntese do Aluminato de Zinco (ZnAl2O4)

Síntese das Matrizes de Sílica-Alumina Modificadas

Processamento da Fase Ativa para inserção na Matriz de Sílica-Alumina

• Síntese do biodiesel via catálise heterogênea pela rota etílica

• Determinação de acidez: esterificação

• 500mL de óleo, 85 a 90ºC, 0,3mL HCl, 35mL etanol anidro, decantação por 12h

• 1g de catalisador, 100mL de óleo, 1h, decantação por 12h

• Lavagem: 20mL água destilada, 80ºC, 10 minutos, mais 10 minutos (quantidades e T)

• Ensaios e caracterização do biodiesel produzido

• Ensaios Físico-químicos: Portaria 255/03 da ANP (índice de acidez, índice de iodo, densidade, viscosidade, ponto de fulgor, cor, análise de metais, teor de enxofre, teor de glicerina livre): Laboratório de Combustíveis – UFMS

• Caracterização espectroscópica (FTIR): Laboratório de Espectroscopia Óptica - UEMS

5. Cronograma

Atividades MesesJ F M A M J J A S O N D J F

Levantamento bibliográfico x x x x x x x x x x x x

Coleta e tratamento prévio das amostras de óleo x x x

Síntese dos catalisadores x x x x x

Caracterização física dos catalisadores x x x x x x x x

Síntese do biodiesel via catálise heterogênea pela rota etílica x x x x x x x

Ensaio e caracterização do biodiesel produzido x x x x

Análises físico-químicas do biodiesel etílico na UFMS x x x x

Análises espectroscópicas do biodiesel etílico na UEMS x x x x

Análise dos dados obtidos e produção da dissertação x x x

Entrega de relatórios semestrais x x

Entrega da dissertação x

Defesa da dissertação x

6. Referências

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Agradecimentos