Estudo da reação de transesterificação de óleo de soja e pinhão-manso por metanólise e etanólise empregando diversos catalisadores

Abstract

Dentre os biocombustíveis hoje explorados, o biodiesel vem se destacando como uma alternativa ao óleo diesel derivado do petróleo por ser um combustível renovável, biodegradável e não tóxico. Atualmente, a produção desse biocombustível é quase que 100 % via transesterificação alcalina em fase homogênea de triglicerídeos presentes em óleos vegetais. Entretanto, cerca de 70 % do preço final do biodiesel é resultado do custo dessas matérias-primas. Desse modo, desenvolver tecnologias de usabilidade máxima e compatibilidade ambiental para diversas matérias-primas baratas, como gorduras animais e rejeitos de óleo de cozinha, as quais têm alto teor de ácidos graxos livres e são incompatíveis com catalisadores alcalinos, torna-se cada vez mais importante. As tecnologias de produção disponíveis empregam catalisadores ácidos minerais homogêneos (ácidos Brönsted), os quais são corrosivos, não recicláveis, e resultam em grande geração de resíduos e efluentes nas etapas de neutralização e de separação. Neste trabalho, investigamos a atividade catalítica de três complexos metálicos exibindo caráter ácido de Lewis: dibutil diacetato de estanho, brometo de estanho e cloreto de estanho. Testamos esses complexos catalíticos na alcoólise de óleos de soja e de pinhão-manso, visando à obtenção de uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos (biodiesel), empregando metanol e, também, etanol, a fim de valorizar essa matéria-prima nacional. Também avaliamos a atividade catalítica desses complexos comparando com a transesterificação catalítica clássica básica (NaOH) e ácida (H2SO4). Além do tipo de catalisador, estudamos também a concentração do catalisador (0,5, 1,0 e 2,0 %) e a temperatura (50 e 120 ºC), para uma razão molar de óleo:álcool 1:6 e tempo de reação de 6 horas. O infravermelho revelou as principais bandas referentes aos ésteres metílicos e etílicos e as análises de rendimento dos biodieseis produzidos foram realizadas por cromatografia gasosa.

Among biofuels exploited nowadays, biodiesel has emerged as an alternative to diesel fuel derived from petroleum for being a renewable fuel, biodegradable and nontoxic. Currently, the production of this biofuel is almost 100 % via alkaline transesterification in homogeneous phase of triglycerides present in vegetable oils. However, about 70 % of the final price of biodiesel is due to the cost of these raw materials. Thus, developing technologies of maximum usability and environmental compatibility for a variety of cheap raw materials, such as animal fats and cooking oil waste, which have a high content of free fatty acids and are incompatible with alkaline catalysts, it becomes increasingly important. The available production technologies employ homogeneous catalysts mineral acids (Brönsted acids) which are corrosive, not being recyclable and result in great waste generation and effluents in neutralization and separation steps. In this work, we investigated the catalytic activity of three metal complexes exhibiting Lewis acid character: tin dibutyl diacetate, tin bromide and tin chloride. We tested these catalytic complexes in the alcoholysis of soybean oil and jatropha curcas oil, in order to obtain a mixture of alkyl esters of fatty acids (biodiesel) using methanol and also ethanol, in order to enhance this national raw material. We also evaluated the catalytic activity of these complexes compared to the basic classical catalytic transesterification (NaOH) and acid (H2SO4). Besides the catalyst type, we also studied the catalyst concentration (0.5, 1.0 and 2.0 %) and temperature (50 and 120 °C) for a molar ratio of oil: ethanol 1:6 and reaction time of 6 hours. The infrared revealed the main bands related to the methyl and ethyl esters and the performance analysis of biodiesels produced were carried out by gas chromatography.