Sociedade Brasileira de Química ( SBQ)
33a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química
Utilização de catalisadores heterogêneos baseados em tungstênio obtidos pelo processo sol-gel para a transesterificação do óleo de soja
Vannia Cristina dos Santos (PG)1, Alesandro Bail (PG)1, Henrique de Oliveira Okada (IC)1, João Paulo de Oliveira Souza (IC)1, Luiz Pereira Ramos (PQ)2, Shirley Nakagaki (PQ)1*.
1Laboratório de Bioinorgânica e Catálise e 2CEPESQ - Departamento de Química, Universidade Federal do Paraná (UFPR), CP 19081, 81531-990, Curitiba, PR, Brasil. *shirley@quimica.ufpr.br
Palavras Chave: Biodiesel, transesterificação, catálise heterogênea, sol-gel, tungstênio.
Introdução
A síntese de matrizes inorgânicas através do processo sol-gel tem se mostrado bastante promissora na obtenção de suportes de grande pureza e homogeneidade, adequados à imobilização de diferentes compostos com atividade catalítica reconhecida nos processos de esterificação e transesterificação1,2. Uma grande variedade de sólidos inorgânicos tem sido avaliados como catalisadores para a transesterificação do óleo de soja por apresentarem em sua estrutura elevada concentração de sítios ácidos ou básicos de Brønsted ou Lewis3, tal como, o Na2WO4, que possui reconhecida atividade catalítica4. Neste trabalho, sólidos obtidos pela heterogenização de Na2WO4 em matrizes de sílica obtidas pelo processo sol-gel hidrolítico são apresentados como catalisadores heterogêneos para a transesterificação do óleo de soja.
Resultados e Discussão
A sílica foi obtida pelo processo sol-gel através da hidrólise em meio ácido (HCl) e básico (NH4OH) do TEOS (Si(OC2H5)4) em isopropanol na presença do Na2WO4 por tempo e temperatura controlados1,5. Os sólidos foram caracterizados por difratometria de raios X, apresentando um halo amorfo típico da sílica formada. Os sólidos obtidos (Tabela 1) foram lavados exaustivamente com água desionizada e secos em diferentes temperaturas. A concentração de composto de tungstênio restante em cada sólido (loading - m/m) foi determinada por fluorescência de raios X (FRX), resultando em 0,3 a 13,4 % de W na forma de WO3.
Tabela 1: Condições de síntese (catalisador e temperatura de secagem) os sólidos preparados pelo processo sol-gel.
Sólido preparado
Catalisador Temperatura de secagem /°C
(tempo)
Loading
SBW-1 NH4OH 25 (31 dias) 0,5
SBW-2 NH4OH 75 (2 dias) 0,3
SBW-2b NH4OH 900 (3 h) 0,3
SB NH4OH 75 (2 dias) 0,0
SAW HCl 25 (26 dias) 13,4
SAWb HCl 900 (3 h) 13,4
SA HCl 75 (2 dias) 0,0
Os sólidos foram utilizados em reações de transesterificação do óleo de soja com metanol em um sistema operando sob pressão de vapor do metanol em um reator de teflon acoplado a um vaso de aço inox hermeticamente fechado.
Os melhores resultados da imobilização do tungstênio na matriz de sílica foram obtidos através da hidrólise e condensação em meio ácido. Pela rota básica, foram observadas concentrações de tungstênio muito inferiores. Entretanto, todos os sólidos avaliados na transesterificação do óleo de soja apresentaram rendimentos superiores a 53,3
%, sendo este valor referente ao sólido SBW-2b e chegando a 91,0 % para o sólido SAW.
A espectroscopia de infravermelho foi utilizada para monitorar o processo de lavagem e recuperação dos catalisadores após as reações. Os catalisadores recuperados foram avaliados quanto a sua reciclagem e apresentaram altos rendimentos, semelhante ao composto Na2WO4 puro ou em sílica.
Entretanto, estes rendimentos foram ligeiramente inferiores ao primeiro uso, sugerindo uma possível lixiviação da espécie ativa, rearranjo da espécie catalítica no sólido de sílica ou inativação dos sítios ativos.
Conclusões
O processo sol-gel foi utilizado para a heterogenização de Na2WO4 em sílica a partir da hidrólise do TEOS. Os catalisadores heterogêneos sintetizados apresentaram bons resultados, na transesterificação de óleo de soja e metanol. Foi observada a capacidade de recuperação e reciclagem dos sólidos preparados, porém houve um decréscimo nos valores de rendimento nas reações de reciclagem, indicando uma possível lixiviação ou inativação dos sítios ativos.
Agradecimentos
CNPq, CAPES, Fundação Araucária ___________________
1 Buckley, A. M., Greenblatt, M, J. C., J. Chem. Ed. 1994, 71, 599.
2 Luci, I., Krstic, J., et al., Bior. Techn. 2009, 100, 4690.
3 Barbosa, L.S., Dabdoub, M. J., et al., Appl. Catal. A: Gen. 2006, 313, 146.
4 Santos, V .C., Bail, A., et al., 15º SBCat e 5º Mercocatl, 2009, Búzios.
Anais do 15 Congresso Brasileiro de Catálise e 5 Mercocat, 2009,1,494.
5 Papacídero, A.T., Rocha, L. A., et al., J. Coll. Surf. A: Phys. Eng.
2006, 275, 27.
