Estudo de produção e caracterização de biodiesel produzido por transesterificação com catalisadores : Tris-Dodecilsulfato de Cério(III), Ce/HUSY E KF/MgO

Abstract

Diante do contexto do esgotamento dos combustíveis fósseis, o biodiesel se insere na matriz energética brasileira como um substituto energético ao óleo diesel. A Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) é a autarquia federal responsável pela regulação do mercado. Na atualidade, a produção do biodiesel por transesterificação dos triglicerídeos de óleos e gorduras com álcool de baixo peso molecular é o método mais utilizado nas usinas brasileiras. A catálise alcalina homogênea é, comumente, usada, pois exige baixas pressão e temperatura e a taxa de conversão é elevada. Porém esses catalisadores não são recuperados, exigem neutralização posterior e grande quantidade de água de lavagem. O objetivo principal deste trabalho foi justamente estudar o biodiesel produzido com catalisadores ambientalmente mais corretos, que pudessem ser reutilizados e sem a necessidade de uma etapa de neutralização. Para isso, foram preparados catalisadores que possuem estudos prévios quanto à aplicação na reação de transesterificação. São eles o tris-dodecilsulfato de cério(III) (Ce(DS)3), a zeólita Y ultraestável na sua forma protônica impregnada com cério (Ce/HUSY) e o óxido de magnésio impregnado com fluoreto de potássio (KF/MgO). A partir deles, biocombustíveis foram produzidos por via etílica em até 3 ciclos de reação para cada catalisador e foram analisados conforme os parâmetros definidos pela ANP. Os resultados para o biodiesel produzido com Ce(DS)3 apontaram elevado teor de ésteres (92,8%) e maior efetividade na via etílica em relação a metílica. Quanto ao catalisador Ce/HUSY, o processo de produção de biodiesel resultou em baixo rendimento, embora a recuperação do catalisador tenha sido muito eficiente. Entre os três catalisadores estudados, o KF/MgO apresentou os melhores rendimentos. O ciclos 1, 2 e 3 obtiveram 99,8%, 95,5% e 98,6% em teor de ésteres, respectivamente. Estudos complementares de estabilidade à oxidação mostraram a necessidade de adição de 3000 mg/kg e 20.000 mg/kg para o biodiesel produzido com catalisador KF/MgO e Ce(DS)3, respectivamente. Já estudos de secagem, apontaram a sílica gel como a substância mais rápida para adequação dos biodiesel produzidos à especificação máxima de 380 mg/kg de água dissolvida. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Given the context of depletion of fossil fuels, biodiesel is part of the Brazilian energy matrix as an energy substitute for diesel. The National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP) is the federal agency responsible for regulating the market. Currently, the production of biodiesel by transesterification of triglycerides of fats and oils with low molecular weight alcohol is the most widely used method in Brazilian plants. The alkaline homogeneous catalysis is commonly used because it requires low pressure and temperature and the conversion rate is high. However these catalysts are not recovered, require neutralization and subsequent large amount of washing water. The main objective of this work was to study the biodiesel produced with catalysts more environmentally correct, that could be reused and without the need for a neutralization step. For this purpose, catalysts which have been prepared earlier studies as to the application in the transesterification reaction. They are the tris-dodecyl cerium (III) (Ce(DS)3), zeolite Y in its protonic ultraestável impregnated with cerium (Ce/HUSY) and magnesium oxide impregnated with potassium fluoride (KF/MgO). From them, biofuels have been produced by ethylic up to 3 cycles for each catalyst and reaction were analyzed according to the parameters defined by ANP. The results for the biodiesel produced with Ce(DS)3 showed high ester content (92.8%) and towards greater effectiveness compared to ethyl methyl pathway. As to the catalyst Ce/HUSY the biodiesel production process resulted in low yields, although the recovery of the catalyst was very efficient. Among the three catalysts studied, the KF/MgO showed better yields. The cycles 1, 2 and 3 had 99.8%, 95.5% and 98.6% in ester content, respectively. Additional studies of oxidation stability showed the need for addition of 3,000 mg/kg and 20,000 mg/kg for biodiesel produced with catalyst KF/MgO and Ce(DS)3 respectively. Already drying studies, indicate a silica gel like substance for faster adaptation of biodiesel produced to specification maximum of 380 mg / kg of dissolved water.