Avaliação do emprego de ácido p-toluenossulfônico como catalisador na síntese de ésteres metílicos de óleo de macaúba

• Main Author: Santos, Maikon Aparecido Schulz dos
• Other Authors: Costa, Michelle Budke
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2018
• Subjects: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA; Biodiesel; Termogravimetria; Reservas de petróleo; Biodiesel fuels; Thermogravimetry; Petroleum reserves; ENGENHARIA SANITÁRIA
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2923

Frente ao cenário de esgotamento das reservas mundiais de petróleo e a demanda mundial por energia renovável, aliado a necessidade de novas tecnologias para produção de biocombustíveis e o potencial energético das palmáceas, o presente trabalho teve por objetivo a síntese de ésteres metílicos, tendo como matéria-prima o óleo da amêndoa de macaúba, a partir da reação de transesterificação empregando o ácido p-toluenossulfônico (95%) como catalisador. Para tanto foi necessário a caracterização do óleo da amêndoa e o estudo e planejamento das variáveis tempo, razão molar óleo:álcool e percentual de catalisador. Em seguida a avaliação do teor de ésteres por termogravimetria dos ensaios de transesterificação, e por fim, com base nestes dados, a obtenção de um modelo matemático que explicasse satisfatoriamente o rendimento em percentual de ésteres em função das variáveis estudadas. Os resultados apontam o ótimo estado de conservação do óleo utilizado bem como sua composição em termos de ácidos graxos, constituída, predominantemente, pelo ácido oleico, composto este, monoinsaturado e formado por uma cadeia carbônica mediana, o que propicia uma boa qualidade ao combustível produzido. Por meio do perfil termogravimétrico e do espectro na região do infravermelho para o óleo da amêndoa de macaúba pôde-se observar a estabilidade térmica do mesmo até cerca de 220ºC, com um único intervalo de volatilização, que ocorreu até a temperatura de 420ºC, bem como bandas características de absorção dos principais grupos funcionais presentes em suas moléculas, que acabaram se deslocando e alterando suas intensidades de absorção para os ésteres transesterificados. Três planejamentos foram realizados para os ensaios de transesterificação, dois fracionários e um terceiro utilizando a metodologia do Delineamento do Composto Central Rotacional com um fatorial 22, que originou o modelo matemático para o sistema. Com base nos dados obtidos dos planejamentos 1, 2 e 3 foi possível concluir que a faixa de tempo reacional ideal para as condições estudadas é de 2 a 4,5 horas. A razão molar óleo:metanol deve ser superior a estequiometria da reação que é de 1:3. O percentual de catalisador deve ser igual ou superior a 11,5 % para que o teor de ésteres atenda ao exigido pela legislação ANP 2014, que é de 96,5%. A melhor condição encontrada para o rendimento em percentual de ésteres metílicos foi processada utilizando 11,5% de catalisador, razão molar óleo:metanol de 1:6, temperatura de 65ºC, 200 rpm de agitação e tempo reacional de 4,25 horas, atingindo um rendimento de 99%. A partir do modelo matemático gerado, foi comprovada a validade deste para as condições experimentais, com um erro percentual médio de 1%. === Against the backdrop of the depletion of world oil reserves and global demand for renewable energy, combined with the need for new technologies for production of biofuels and the energy potential of palm trees, this study aimed to the synthesis of methyl esters, with the matter macaúba the raw almond oil from the transesterification reaction using p-toluenesulfonic acid (95%) as catalyst. Therefore it was necessary to characterize the almond oil and the study and planning between time, molar ratio of oil: alcohol and catalyst percentage. Then, the evaluation of the content by thermogravimetric esters of transesterification trials, and finally, on the basis of these data, obtaining a kinetic model to explain the percentage yield of esters according to the variables. The results show the great oil conservation status used and its composition in terms of fatty acids, consisting predominantly by oleic acid, compound this, monounsaturated and formed by a median carbon chain, which provides a good quality to that produced fuel. By means of thermogravimetric profile and the spectrum in the infrared region for macaúba almond oil could observe the thermal stability of about 220ºC even with a single range of volatilization, which occurred until the temperature of 420ºC and characteristic absorption bands of the main functional groups present in the molecules which eventually moving and changing its absorption intensities for the biodiesel produced. Three schedules were performed for transesterification trials, two and a third fraction using the methodology of the Delineation Central Composite Rotational with a factorial 22, which gave the mathematical model for the system. Based on the data obtained from the plans 1, 2 and 3 it was concluded that the range of reaction time ideal for the conditions studied is 2 to 4,5 hours. The molar ratio of oil: methanol must be greater than the stoichiometry of the reaction is 1:3. The catalyst percentage should be equal to or greater than 11,5% for the income as a percentage of esters meets the required legislation by the ANP in 2014, which is 96,5%. The best condition found for the percentage yield of methyl esters was processed using 11,5% catalyst molar ratio of oil: methanol 1:6, 65°C temperature, 200 rpm agitation and reaction time of 4,25 h, reaching a yield of 99%. From the generated mathematical model has been established for the validity of the experimental conditions, with an average percentage error of 1%.