Alcoólise de óleo vegetal em sistema multifásico utilizando catalisadores ancorados no líquido iônico BMllnCl4

Abstract

O processo mais comum de obtenção do biodiesel é a reação de transesterificação de óleos vegetais com álcoois de cadeia curta, promovida por catalisadores ácidos, como o H2SO4, ou básicos, como o NaOH. Apesar de apresentarem boas atividades catalíticas, o uso desses catalisadores tradicionais está associado a problemas de corrosão e formação de sabões e emulsões, o que diminui a qualidade do biodiesel e onera a produção com custos adicionais de purificação. Diversos sistemas catalíticos alternativos tem sido propostos para a reação de transesterificação, principalmente utilizando catalisadores sólidos heterogêneos, os quais têm se mostrado bastante promissores. Seguindo uma outra vertente da catálise, neste trabalho foi desenvolvido um sistema catalítico bifásico para a reação de transesterificação de óleos vegetais, utilizando catalisadores ancorados no líquido iônico BMI.InCl4. Os líquidos iônicos são uma classe de solventes que têm despertado muito interesse para a catálise bifásica, sendo relatados sistemas com excelente separação dos produtos no final da reação e reutilização dos catalisadores, com baixa geração de subprodutos e ausência de solventes orgânicos. No nosso caso foi possível obter os mono-ésteres (biodiesel) com alto grau de pureza em uma fase separada, dispensando etapas posteriores de purificação do biodiesel. Através de um estudo de espectrometria de massa com ionização por electrospray ESI-MS foi possível evidenciar intermediários propostos para o mecanismo da reação de transesterificação de óleos vegetais promovida pelo complexo metálico Sn(C6H5O3)2(H2O)2. Foi também possível demonstrar o potencial que o líquido iônico BMI.InCl4 tem de atuar como solvente suporte para este tipo de reação. Quando comparado com o seu análogo BMI.PF6, o líquido iônico BMI.InCl4 mostrou-se mais eficiente para a estabilização de espécies intermediárias envolvidas no processo catalítico, além de ser mais hábil em manter o catalisador suportado na fase iônica durante a separação e o processo de recarga. ________________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The most common process to obtain biodiesel is the transesterification of vegetable oils with a short chain alcohol, promoted by acid (e.g. H2SO4) or basic (e.g. NaOH) catalysts. Although they show good catalytic activities, the use of these traditional catalysts is associated with corrosion problems and emulsion formation, what reduces the quality of biodiesel and increases the production cost with further purification process. Diverse alternative catalytic systems have been considered for the transesterification reaction, mainly using solid heterogeneous catalysts, which have shown to be very promising. Following one another way of the catalysis, in this work we have developed a two-phase catalytic system for the transesterification reaction of vegetal oils, using catalyts anchored in the ionic liquid BMI.InCl4. The ionic liquids are a class of solvent that have attracted a great interest for two-phase catalysis, being considered systems with excellent separation of the products at the end of the reaction and reuse of the catalysts, with low by-products generation and absence of organic solvents. In our case, it was possible to obtain esters (biodiesel) with high pureness in a separate phase, avoiding further purification stages. Through a electrospray ionization mass spectrometry study ESI-MS it was possible to evidenciate intermediates proposed for the mechanism of transesterificação of vegetable oils promoted by the complex Sn(C6H5O3)2(H2O)2. It was also possible to demonstrate the potential of the ionic liquid BMI.InCl4 as solvent for this kind of reaction. When compared with its analogous BMI.PF6, the ionic liquid BMI.InCl4 revealed to be more efficient for the stabilization of intermediate species involved in the catalytic process, beyond being more skillful in keeping the catalyst supported in the ionic phase during the separation and the recharge process.