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Mestranda: Tiziana Azario de Medeiros Orientador: Dr. Alberto Adriano Cavalheiro

USO DE ÓXIDO DE BISMUTO IMOBILIZADO EM MATRIZES DE SÍLICA-ALUMINA PARA CATÁLISE EM SÍNTESE DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOS RESIDUAIS. Mestranda: Tiziana Azario de Medeiros Orientador: Dr. Alberto Adriano Cavalheiro Co-orientadora: Dra. Margarete Soares da Silva. Maio - 2013 Dourados - MS.

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Mestranda: Tiziana Azario de Medeiros Orientador: Dr. Alberto Adriano Cavalheiro

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Presentation Transcript

  1. USO DE ÓXIDO DE BISMUTO IMOBILIZADO EM MATRIZES DE SÍLICA-ALUMINA PARA CATÁLISE EM SÍNTESE DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEOS RESIDUAIS Mestranda: Tiziana Azario de Medeiros Orientador: Dr. Alberto Adriano Cavalheiro Co-orientadora: Dra. Margarete Soares da Silva Maio - 2013 Dourados - MS

  2. 1. Resumo • Produção de biodiesel: transesterificação em meio alcalino homogêneo (acidez baixa, condições anidras) • Catálise heterogênea: óxidos de metais pesados • Matrizes de sílica-alumina impregnadas com óxido de bismuto: catalisador heterogêneo (transesterificação etílica de óleos residuais)

  3. Tempo e temperatura, características cristalinas e morfológicas • Óxido de bismuto: poder complexante com o glicerol (eficiência) • Baixa área específica: imobilização em matriz mesoporosa • Sílica x capacidade de adsorção (modificação com alumina)

  4. Matriz de sílica-alumina (Si0,75Al0,25O1,88 impregnada com Bi2O3) • Materiais obtidos a partir do Método dos Precursores Poliméricos (tempo e temperatura do ponto de vista morfológico e de eficiência catalítica)

  5. 2. Introdução • Fontes alternativas de energia: abastecimento, preços e impacto ambiental • 80% do consumo mundial: carvão, petróleo e gás (3% ao ano) • Diversificação da matriz energética: biocombustíveis de óleos vegetais • Produção de biodiesel: alcoólise de óleos vegetais ou gorduras animais, esterificação de materiais graxos de alta acidez

  6. Vantagens da produção e uso: ambientais, econômicas e sociais • Matérias-primas: óleos utilizados (menor valor agregado) • Metanol: mais barato e operações menos complexas (não renovável, tóxico, incêndios, chama invisível) • Etanol: disponibilidade e tecnologia (dificuldades técnicas)

  7. Transesterificação alcalina em meio homogêneo: NaOH ou KOH • Triacilgliceróis (álcoois monohidroxilados): mono e diacilgliceróis • Triésteres de ácidos graxos: monoésteres e glicerina • Ácido graxo livre (álcool): esterificação dos ácidos e transesterificação dos triacilgliceróis

  8. Figura 1: Esquema geral de uma reação de esterificação.Figura 2: Esquema geral de uma reação de transesterificação.Fonte: Leite e Braga (2008).

  9. 3. Objetivos • Objetivo Geral • Sintetizar matrizes de sílica-alumina com composição Si0,75Al0,25O1,88 impregnadas com 10% em massa de Bi2O3 e testar a eficiência catalítica na síntese de biodiesel a partir de óleos residuais utilizando a rota etílica

  10. Objetivos Específicos • Sintetizar o material catalisador Si0,75Al0,25O1,88 impregnado com 10% em massa de Bi2O3 através do Método dos Precursores Poliméricos, separando o estágio de cristalização da fase ativa da matriz através de duas sequências de polimerização;

  11. Avaliar o processo de obtenção por análise térmica e caracterizar estruturalmente e morfologicamente os materiais por DRX e Área de Superfície; • Testar os catalisadores na rota etílica de transesterificação a partir de óleos residuais filtrados, com e sem esterificação prévia com etanol, variando o material obtido em diferentes condições e em função de diferentes tempos e temperaturas de reação;

  12. Propor alterações de metodologia em função dos resultados preliminares, de modo a buscar maior eficiência catalítica no processo de transesterificação; • Analisar a qualidade do biodiesel obtido pelas rotas propostas neste trabalho baseada em normas técnicas da ANP.

  13. 4. Metodologia • Coleta e tratamento prévio das amostras de óleo • Biocar • Aquecimento a 40º C e filtragem a vácuo

  14. Síntese dos catalisadores • Método dos Precursores Poliméricos: • Ácido cítrico • TEOS e Al(NO3)3.9H2O • Bi(NO3)3

  15. Figura 3: Fluxograma descritivo do Método dos Precursores Poliméricos.Fonte: Mourão et al. (2009).

  16. Síntese do Aluminato de Zinco (ZnAl2O4)

  17. Síntese das Matrizes de Sílica-Alumina Modificadas

  18. Processamento da Fase Ativa para inserção na Matriz de Sílica-Alumina

  19. Síntese do biodiesel via catálise heterogênea pela rota etílica • Determinação de acidez: esterificação • 500mL de óleo, 85 a 90ºC, 0,3mL HCl, 35mL etanol anidro, decantação por 12h • 1g de catalisador, 100mL de óleo, 1h, decantação por 12h • Lavagem: 20mL água destilada, 80ºC, 10 minutos, mais 10 minutos (quantidades e T)

  20. Ensaios e caracterização do biodiesel produzido • Ensaios Físico-químicos: Portaria 255/03 da ANP (índice de acidez, índice de iodo, densidade, viscosidade, ponto de fulgor, cor, análise de metais, teor de enxofre, teor de glicerina livre): Laboratório de Combustíveis – UFMS • Caracterização espectroscópica (FTIR): Laboratório de Espectroscopia Óptica - UEMS

  21. 5. Cronograma

  22. 6. Referências CÂMARA, G. M. S. Biodiesel Brasil - estado atual da arte. Disponível em: <http://www.cib.org.br/pdf/biodiesel_brasil.pdf>. Acesso em: 20/mai/2012. CANACKI, M; VAN GERPEN, J. Biodiesel Production Via Acid Catalysis. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, v. 42, p. 1203-1210, 1999. CANAKCI, M.; VAN GERPEN, J. Biodiesel production from oils and fats with high free fatty acids. Transactions of the ASAE, v. 44, n. 6, p. 1429–1436, 2001. CHRISTOFF, P. 2007, Produção de biodiesel a partir do óleo residual de fritura comercial estudo de caso: Guaratuba, litoral paranaense. Dissertação (Mestrado em Tecnologias Energéticas), Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento e Instituto de Engenharia do Paraná, 82 p. CORDEIRO, C. S.; ARIZAGA, G. G. C.; RAMOS, L. P.; WYPYCH, F. A new zinc hydroxide nitrate heterogeneous catalyst for the esterification of free fatty acids and the transesterification of vegetable oils. Catalysis Communications, v. 9, n. 11-12, p. 2140-2143, 2008. CORONADO, C. R.; CARVALHO JR, J. A.; SILVEIRA, J. L. Biodiesel CO2 emissions: A comparison with the main fuels in the Brazilian market. Fuel Processing Technology, v. 90, p. 204-211, 2009. DIB, F. H. 2010. Produção de biodiesel a partir de óleo residual reciclado e realização de testes comparativos com outros tipos de biodiesel e proporções de mistura em um moto-gerador. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica), Faculdade de engenharia de Ilha Solteira - UNESP, 114 p. FREITAS, R. C. Revista Biodieselbr, Curitiba, n. 3, p. 34-37, 2008.

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  25. Agradecimentos

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