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Tipo: Tese de Doutorado
Título: Catalisadores heterogêneos derivados de hidróxidos duplos lamelares de Mg- Al e Ca-Al em reações de transesterificação para produção de biodiesel
Autor(es): Roberta Gomes Prado
primer Tutor: Vanya Marcia Duarte Pasa
primer Co-tutor: Jairo Tronto
primer miembro del tribunal : Fabiano Vargas Pereira
Segundo miembro del tribunal: Luiz Carlos Alves de Oliveira
Tercer miembro del tribunal: José Domingos Fabris
Cuarto miembro del tribunal: Joao Barros Valim
Resumen: O biodiesel é um biocombustível obtido pela transesterificação e, ou, eterificação de materiais graxos com álcool de cadeia molecular curta, sendo uma mistura de ésteres de ácidos graxos. Tem elevada importância ambiental e é estratégico do ponto de vista da política energética por se tratar de um substituto do diesel de origem fóssil. Os catalisadores heterogêneos utilizados para a reação de transesterificação devem ser eficientes e de baixo custo. Neste estudo, foram sintetizados hidróxidos duplos lamelares de Mg-Al e Ca-Al.Seus produtos sólidos de decomposição térmica foram testados como catalisadores na transesterificação dos óleos de soja e da amêndoa da macaúba.Os óxidos mistos formados foram caracterizados por: difração de raios X no pó , espectroscopia de absorção na região do infravermelho com transformada de Fourier, termogravimetria acoplada a calorimetria exploratória diferencial e espectrometria de massas, área superficial específica, dessorção de CO2 por programação de temperatura e microscopia eletrônica de varredura. São descritas as análises de eficiência química¿catalítica dos materiais de Mg-Al utilizando um planejamento fatorial fracionário com óleo de soja.Foram investigadas o efeito da temperatura (80, 105 e 130°),quantidade de catalisador(1,2 e 3% m/m), tempo (2, 5 e 8h) e a razão Mg:Al dos catalisadores (2:1, 4:1 e 6:1).Foi construída uma superfície de resposta, obtendo-se um ponto ótimo de reação .Nessas condições,foram avaliados o efeito do meio ácido e o teor de água do meio no desempenho do catalisador.Os produtos de decomposição térmica do composto do tipo da hidrocalumita foram testados em reações de transesterificação, utilizando temperatura de refluxo do álcool e agitação mecânica de 600 rpm.Os testes utilizando rota metílica apresentaram valores elevados de conversão; com 1,5 h de reação foram obtidos 97 e 95%, utilizando óleo de soja e de macaúba, respectivamente.Para a rota etílica, foram necessárias 12 h de reação para se obter 90% de conversão utilizando óleo de soja.Também foram sintetizados compostos do tipo da hidrocalumita intercalada com ânions vinilbenzenossulfonato, esse material apresentou um a morfologia diferente da hidrocalumita intercalada com cloreto.A hidrocalumita intercalada com ânions vinilbenzenossulfonato apresentou menor atividade catalítica na transesterificação, sendo necessárias 12 h de reação para se obter 96% de conversão metílica.  
Abstract: Biodiesel is a biofuel obtained by the transesterification and/or esterification of fatty materials with short molecular chain alcohol. It is a mixture of fatty acid esters. It has high environmental importance and is strategic from an energy policy point of view because it is a substitute for fossil diesel. The heterogeneous catalysts used in the transesterification reaction should be efficient and inexpensive. In this study, Mg-Al and Ca-Al layered double hydroxides were synthesized. Their thermal decomposition solid products were tested as catalysts in the transesterification of soybean oil and macauba kernel oil. The mixed oxides formed were characterized by X-ray powder diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, thermogravimetry coupled to differential scanning calorimetry and mass spectrometry, specific surface area, CO2 temperature programed desorption and scanning electron microscopy. Analyzes of chemical-catalytic efficiency of the Mg-Al material using a fractional factorial design with soybean oil are described. We investigated the effect of temperature (80, 105 and 130°C), catalyst amount (1, 2, and 3% ro/m), time (2, 5 and 8 h) and Mg:Al catalyst ratios (2:1, 4:1 and 6:1). A response surface was constructed, obtaining an optimal reaction point. Under these conditions, we evaluated the effect of the acidic medium and the medium water content on the catalyst performance. The thermal decomposition products of the hydrocalumite-type compound were tested in transesterification reactions using alcohol reflux temperature and mechanical agitation at 600 rpm. The tests using the methyl route showed high conversion levels; with 1.5 h of reaction 97 and 95% were obtained using soybean and macauba oils, respectively. For the ethyl route, 12 h of reaction time were necessary to obtain 90% conversion using soybean oil. Hydrocalumite-type compounds intercalated with vinyl benzene sulfonate anions were also synthesized and this material showed a different morphology than hydrocalumite intercalated with chloride. Hydrocalumite intercalated with vinyl benzene sulfonate anions presented lower catalytic activity in the transesterification, 12 h of reaction were required to obtain 96% methyl conversion.
Asunto: Físico-química
Catálise heterogênea
Hidroxidos
Biodiesel
Óxidos
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/SFSA-AA3PCB
Fecha del documento: 29-feb-2016
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