Estudo cinético das reações de esterificação de ácidos graxos catalisadas por ácidos de Lewis e de Brønsted para produção de biodiesel

Abstract

A obtenção de biodiesel, ainda hoje é feita através de reações de transesterificação de óleo vegetais com álcool de cadeia curta. Entretanto, também pode-se produzi-lo via esterificação de ácidos graxos livres presentes em rejeitos industriais, domésticos ou gorduras animais. Normalmente, como catalisadores são usados NaOH, para reações de transesterificação e H2SO4 para reações de esterificação. Entretanto, o uso desses catalisadores causa grandes impactos ambientais. Todavia, quando os óleos contêm uma grande concentração de ácidos graxos livres, ocorre a saponificação em meio alcalino, o que reduz o rendimento e dificulta a separação de fases. Então são necessários altos investimentos em pesquisa para obtenção de novos catalisadores que possam ser eficientes como os catalisadores ácidos comuns e que sejam menos agressivos ao meio ambiente. Seguindo esta tendência, este trabalho apresenta o Cloreto de estanho dihidratado (SnCl2.2H2O) como uma alternativa aos catalisadores ácidos comuns em reações de esterificação para produção de biodiesel. Foram realizados vários estudos onde o SnCl2.2H2O foi comparado com catalisadores ácidos de Brønsted (H2SO4, PTSA, H3PW12O40.10H2O). Foi estudada também a influência da concentração do catalisador, dos ácidos graxos livres, da concentração e do tamanho da cadeia dos álcoois. Foram avaliados outros catalisadores a base de estanho como óxidos de estanho (SnO e SnO2) e compostos organoestânicos (Sn (C6H5)4, SnCl(C6H5)3, SnCl2(C6H5)2). Um detalhado estudo cinético foi realizado e assim determinada a energia de ativação das reações catalisadas pelo SnCl2.2H2O, além da ordem em relação a concentração do ácido graxo e do Sn2+.

The biodiesel obtaining, it is still today done through reactions of vegetable oil transesterification with chain alcohol it tans. However, it can also be produced via esterification of free fatty acids (FFA) presents in industrial and domestic rejects, or animal fats. Usually, NaOH is the catalyst used for transesterification reactions and H2SO4 for esterification reactions. However, the use those catalysts cause great environmental impacts. In addition, when the oils contain a high amount of FFA, sidereactions like saponification occurs. This undesirable process, which is favoured in alkaline medium, reduces the yield and it hinders the separation of phases. Thus, are necessary great investments in research for obtaining of new catalysts, which being more be efficient that the common acid catalysts, results in processes that are environmentally less aggressive. Following this tendency, this work presents the tin chloride di-hydrate (SnCl2.2H2O) as an alternative to the common acid catalysts in esterification reactions for biodiesel production. Several studies were performed where SnCl2.2H2O activity catalytic was compared with catalysts acids of Brønsted (H2SO4, PTSA, H3PW12O40.10H2O). It was also studied the influence of the catalyst and FFA concentration, and of the size of the chain of the alcohols. They were other appraised catalysts the tin based on tin oxides (SnO and SnO2) and organotincompounds, such as (Sn(C6H5)4, SnCl(C6H5)3, SnCl2(C6H5)2). A detailed kinetic study was accomplished and the energy of activation of the reactions catalyzed by SnCl2.2H2O, besides the order in relation to FFA and Sn(II) concentration were determinates.