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USO DE ÓXIDO DE BISMUTO IMOBILIZADO EM MATRIZES DE SÍLICA-ALUMINA PARA CATÁLISE EM SÍNTESE DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOS RESIDUAIS Mestranda: Tiziana.

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1 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 Medeiros Orientador: Dr. Alberto Adriano Cavalheiro Co-orientadora: Dra. Margarete Soares da Silva Maio - 2013 Dourados - MS

2 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)

3 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)

4 Matriz de sílica-alumina (Si 0,75 Al 0,25 O 1,88 impregnada com Bi 2 O 3 ) Materiais obtidos a partir do Método dos Precursores Poliméricos (tempo e temperatura do ponto de vista morfológico e de eficiência catalítica)

5 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

6 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)

7 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

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

9 3. Objetivos Objetivo Geral Sintetizar matrizes de sílica-alumina com composição Si 0,75 Al 0,25 O 1,88 impregnadas com 10% em massa de Bi 2 O 3 e testar a eficiência catalítica na síntese de biodiesel a partir de óleos residuais utilizando a rota etílica

10 Objetivos Específicos Sintetizar o material catalisador Si 0,75 Al 0,25 O 1,88 impregnado com 10% em massa de Bi 2 O 3 através do Método dos Precursores Poliméricos, separando o estágio de cristalização da fase ativa da matriz através de duas sequências de polimerização;

11 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;

12 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.

13 4. Metodologia Coleta e tratamento prévio das amostras de óleo Biocar Aquecimento a 40º C e filtragem a vácuo

14 Síntese dos catalisadores Método dos Precursores Poliméricos: – Ácido cítrico – TEOS e Al(NO 3 ) 3.9H 2 O – Bi(NO 3 ) 3

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

16 Síntese do Aluminato de Zinco (ZnAl 2 O 4 )

17 Síntese das Matrizes de Sílica-Alumina Modificadas

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

19 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)

20 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

21 5. Cronograma AtividadesMeses JFMAMJJASONDJF Levantamento bibliográficoxxxxxxxxxxxx Coleta e tratamento prévio das amostras de óleoxxx Síntese dos catalisadoresxxxxx Caracterização física dos catalisadoresxxxxxxxx Síntese do biodiesel via catálise heterogênea pela rota etílicaxxxxxxx Ensaio e caracterização do biodiesel produzidoxxxx Análises físico-químicas do biodiesel etílico na UFMSxxxx Análises espectroscópicas do biodiesel etílico na UEMSxxxx Análise dos dados obtidos e produção da dissertaçãoxxx Entrega de relatórios semestraisxx Entrega da dissertaçãox Defesa da dissertaçãox

22 6. Referências CÂMARA, G. M. S. Biodiesel Brasil - estado atual da arte. Disponível em:. Acesso em: 20/mai/2012. CANACKI, M; VAN GERPEN, J. Biodiesel Production Via Acid Catalysis. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, v. 42, p. 1203-1210, 1999. CANAKCI, M.; VAN GERPEN, J. Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids. Transactions of the ASAE, v. 44, n. 6, p. 1429–1436, 2001. CHRISTOFF, P. 2007, Produção de biodiesel a partir do óleo residual de fritura comercial estudo de caso: Guaratuba, litoral paranaense. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Energéticas), Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento e Instituto de Engenharia do Paraná, 82 p. CORDEIRO, C. S.; ARIZAGA, G. G. C.; RAMOS, L. P.; WYPYCH, F. A new zinc hydroxide nitrate heterogeneous catalyst for the esterification of free fatty acids and the transesterification of vegetable oils. Catalysis Communications, v. 9, n. 11-12, p. 2140-2143, 2008. CORONADO, C. R.; CARVALHO JR, J. A.; SILVEIRA, J. L. Biodiesel CO2 emissions: A comparison with the main fuels in the Brazilian market. Fuel Processing Technology, v. 90, p. 204-211, 2009. DIB, F. H. 2010. Produção de biodiesel a partir de óleo residual reciclado e realização de testes comparativos com outros tipos de biodiesel e proporções de mistura em um moto-gerador. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica), Faculdade de engenharia de Ilha Solteira - UNESP, 114 p. FREITAS, R. C. Revista Biodieselbr, Curitiba, n. 3, p. 34-37, 2008.

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25 Agradecimentos


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