Síntese de biodiesel utilizando óxido de estrôncio suportado em alumina celular como catalisador heterogêneo

Abstract

Um dos métodos mais comuns para a produção de biodiesel é através da transesterificação de óleos na presença de metanol e catalisador. Os catalisadores podem ser homogêneos ou heterogêneos, sendo que os últimos consomem menos energia, são reaproveitáveis, portanto ambientalmente mais atraentes. Este estudo consiste no desenvolvimento de um sistema para promover a síntese de biodiesel por catálise heterogênea, utilizando óxido de estrôncio suportado em alumina celular. Foi feito um estudo sobre a transesterificação heterogênea utilizando o óxido de estrôncio como catalisador: dados experimentais foram colhidos, variando-se a temperatura reacional e a concentração de catalisador. Os resultados obtidos por cromatografia gasosa mostraram que o óxido de estrôncio é um potencial catalisador, atingindo-se até 58% de conversão. Foram produzidos suportes de alumina celular por espumação direta, os quais foram recobertos com um filme fino de óxido de estrôncio. Dois métodos foram testados para a obtenção do filme fino: impregnação com solução aquosa de nitrato de estrôncio e utilizando-se o método Pechini. Análises microestruturais revelaram a primeira rota como mais atraente. Por fim, um protótipo de reator de fluxo pistonado foi construído utilizando-se a alumina celular recoberta com óxido de estrôncio como catalisador heterogêneo. Os resultados mostram que o uso de rota heterogênea é possível, utilizando-se um reator de fluxo pistonado com óxido de estrôncio suportado em uma cerâmica celular como catalisador. Conversões de até 90% foram observadas, propondo então uma nova abordagem para a síntese deste biocombustível.

One of the most common methods for biodiesel production is through transesterification of vegetable oils in the presence of methanol and a catalyst. The catalyst can be homogeneous or heterogeneous, but the latter require less energy and can be reused, therefore becoming environmentally attractive. This research consists of the development of a system to promote biodiesel synthesis through heterogeneous catalysis, using cellular alumina coated with strontium oxide. The heterogeneous transesterification using strontium oxide as a catalyst was studied: experimental data were gathered by varying the reaction temperature and the catalyst concentration. Results obtained by gas chromatography show that strontium oxide is a potential catalyst, with up to 58% of conversion. Cellular alumina supports produced by the direct foaming technique were coated with a thin film of strontium oxide. Two methods to obtain the strontium oxide thin film were tested: dip coating by aqueous solution of strontium nitrate and using the Pechini method. Microstructural analysis revealed that the former route is the most promising. Finally, a prototype plug flow reactor was built by using the cellular alumina coated with strontium oxide as heterogeneous catalyst. Results show that the use of heterogeneous route is possible with the plug flow reactor with strontium oxide coated cellular alumina. It was observed up to 90% of conversion, therefore offering a new approach for the synthesis of this biofuel.