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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 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 , 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, 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 , p , 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 , DIB, F. H 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 , 2008.

23 KNOTHE, G.; GERPEN, J. V.; KRAHL, J.; RAMOS, L. P. Manual de Biodiesel. São Paulo: Editora Edgard Blücher, p. 5-7, 12, 13, 29, 31, 84, 89, 323, KUCEK, K. T.; OLIVEIRA, M. A. F. C.; WILHELM, H. M.; RAMOS, L. P. Ethanolysis of Refined Soybean Oil Assisted by Sodium and Potassium Hydroxides. Journal of American Oil Chemists' Society, v. 84, p , MA, F.; HANNA, M. A. Biodiesel production: a review. Bioresource Technology, v. 70, p. 1-15, PETERSON, C. L.; Hustrulid, T. CARBON CYCLE FOR RAPESEED OIL BIODIESEL FUELS. Biomass and Bioenergy, v. 14, n. 2, p , RAMOS, L. P. Revista Biodieselbr, Curitiba, n p. 20. Entrevista. RAMOS, L. P. A Evolução nas tecnologias de produção de biodiesel. Disponível em:. Acessado em: 20/mai/2012. RAMOS, L. P. Etanólise. Disponível em:. Acesso em: 20/mai/2012. SHAY, E.G. Diesel fuel from vegetable oils: status and opportunities. Biomass and Bioenergy, v. 4, n. 4, p , SHEEHAN, J.; CAMOBRECO, V.; DUFFIELD, J.; GRABOSKI, M.; SHAPOURI, H. Life Cycle Inventory Of Biodiesel And Petroleum Diesel For Use In An Urban Bus. Colorado, EUA, Disponível em:. Acesso em: 20/mai/2012.

24 SILVA, F. R. Produção de Ésteres Metílicos utilizando Catalisadores à Base de Bismuto. 105 p. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade Federal do Paraná, Curitiba, SREEPRASANTH, P. S.; SRIVASTAVA, R.; SRINIVAS, D.; RATNASAMY, P. Hydrophobic, solid acid catalysts for production of biofuels and lubricants. Applied Catalysis A: General, v. 314, n. 2, p , SUAREZ, P. É possível utilizar qualquer óleo ou gordura para produzir Biodiesel? Disponível em:. Acesso em: 20/mai/2012.

25 Agradecimentos


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