Desenvolvimento de sistemas catalíticos para a produção de biodiesel a partir de matérias-primas com elevados teores de ácidos-graxos

Abstract

Neste trabalho foram usados diversos compostos de cádmio como catalisadores ácidos de Lewis em reações relevantes para as tecnologias de produção de biodiesel. Em particular, o CdO foi usado nas reações de hidrólise, esterificação e transesterificação de substratos derivados de óleo de soja e ainda de uma amostra do óleo de uma palmácea típica do cerrado brasileiro conhecida como Macaúba (Acrocomia sclerocarpa M.). Em processos com multi-etapas foi possível obter até 98 % de metil-ésteres de ácidos graxos (biodiesel) por diferentes rotas: reação de hidrólise seguida pela esterificação; esterificação de ácidos graxos livres seguida pela transesterificação dos acilglicerídeos remanescentes do substrato; e por fim as reações de transesterificação e esterificação simultâneas. Outra classe de catalisadores testados foram óxidos mistos de Cádmio/Ferro (OCF) e Estanho/Ferro (OEF), que possuem propriedades magnéticas. Estes compostos mostraram-se ativos para as reações de hidrólise, de transesterificação e de esterificação utilizando como substrato o óleo de soja ou ácidos graxos de soja. Na reação de esterificação foram obtidos elevados teores de biodiesel, cerca de 84 %, em apenas 1 h de reação a 473 K, na presença do óxido OEF, que pôde ser recuperado magneticamente e reutilizado por 4 vezes sem perda da atividade. Este catalisador magnético também demonstrou atividade catalítica com um substrato altamente ácido, o óleo de Macaúba. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT

Divalent cadmium compounds were used as Lewis acid catalysts in relevant reactions for the biodiesel production technology. In particular, CdO has been used in hydrolysis, esterification and transesterification of substrates obtained from soybean oil and also from a real sample of high-acid Brazilian Savanah palm-tree oil called Macauba (Acrocomia sclerocarpa M.). Multi-step processes were able to produce up to 98 % of methyl esters of fatty acids (biodiesel) using different routes: hydrolysis followed by esterification; esterification of free fatty acids followed by transesterification of glycerides remaining substrate; and finally one-pot transesterification and esterification. Another class of catalysts tested was the mixed oxides Cadmium/Iron (OCF) and Tin/Iron (OEF), which have magnetic properties. These compounds were active for hydrolysis, esterification and transesterification using as substrate soybean oil or soybean fatty acids. Especially in esterification was possible to obtain high levels of biodiesel. In just 1 h of reaction at 473 K was obtained about 84 % yield in the esterification of fatty acids of soybean in the presence of OEF. The catalyst was magnetically recovered and reused four times without activity loss. This magnetic catalyst showed also catalytic activity with a highly acidic substrate, the Macaúba oil.