Produção de biodiesel por meio de reações catalíticas homogêneas e heterogêneas.

Abstract

Olhando para o futuro, o uso do biodiesel vem ganhando grandes forças no cenário atual. O biodiesel, de origem ecológica, pode ser utilizado em quase todos os motores a diesel, sem grandes adaptações. Atualmente o biodiesel está sendo adicionado em proporções de até 15 % m/m no diesel de petróleo (B15). A rota utilizada para produzir esse combustível é a reação de transesterificação do óleo de soja com álcoois de cadeia curta, empregando catalisadores básicos ou ácidos, podendo ser homogêneos ou heterogêneos. Do ponto de vista industrial, empregamse catalisadores homogêneos básicos (NaOH ou KOH) para produzir o biodiesel, visto que o custo de obtenção desses catalisadores é mais baixo. Em contrapartida, o biodiesel também pode ser obtido via catalise heterogênea. Esta via de produção permite a fácil separação do biodiesel do catalisador, uma vez que se encontram em fases diferentes, facilitando a sua reciclagem e minimizando a produção de efluentes. Com relação aos catalisadores heterogêneos, temse a primeira pergunta: Qual o melhor? Isto depende de sua atividade catalítica (ácida ou básica) para a transesterificação. Assim, foram estudados os processos para a obtenção do biodiesel: via catálise básica homogênea empregando NaOH; via catálise básica heterogênea empregando silicato de sódio anidro; via catálise ácida heterogênea, empregando as zeólitas ácidas HX e HY. Para analisar os produtos obtidos foi utilizada a técnica de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio (1HRMN), equipamento disponível no NIPEUNIFESP, por meio da qual foi comprovada a formação do produto de interesse. No entanto, os resultados obtidos para conversão do óleo de soja a biodiesel não alcançaram os altos valores esperados citados na literatura. Algumas hipóteses para a baixa conversão observada foram levantadas, sendo uma delas o procedimento de amostragem, que não permitiu uma coleta de fase líquida contendo os componentes em forma adequada para quantificação, devido à sua imiscibilidade e diferença de densidade entre as fases.

Looking to the future, the use of biodiesel has been gaining strength in the current scenario. Biodiesel, of ecological origin, can be used in almost all diesel engines, without major adaptations. Currently, biodiesel is being added in proportions of up to 15% m/m in petroleum diesel (B15). The route used to produce this fuel is the transesterification reaction of soybean oil with alcohols, using basic or acid catalysts, which can be homogeneous or heterogeneous. From an industrial point of view, basic homogeneous catalysts (NaOH or KOH) are used to produce biodiesel, since the cost of obtaining these catalysts is lower. On the other hand, biodiesel can also be obtained via heterogeneous catalysis. This production route allows the easy separation of biodiesel from the catalyst, since they are in different phases, facilitating its recycling and minimizing the production of effluents. Concerning heterogeneous catalysts, the first question arises: Which is the best? This depends on its catalytic activity (acid or basic) for transesterification. Thus, the processes for obtaining biodiesel were studied: via homogeneous basic catalysis using NaOH; via heterogeneous basic catalysis using anhydrous sodium silicate; via heterogeneous acid catalysis, using acid zeolites HX and HY. To analyze the products obtained, the Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance (1HNMR) technique was used, and the equipment is available at NIPEUNIFESP, through which the formation of the product of interest was confirmed. However, the results obtained for the conversion of soybean oil to biodiesel did not reach the high expected values mentioned in the literature. Some hypotheses for the low conversion observed were raised, and the one that best explains the results would be the sampling procedure, inadequate for the collection of the liquid phase containing the components in an adequate form for quantification, due to its immiscibility and density difference between the phases.