Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://ri.ufmt.br/handle/1/2692
Tipo documento: Dissertação
Título: Síntese one-pot de biodiesel aditivado utilizando reator de micro-ondas (2450 MHz)
Autor(es): Marques, Matheus Zimermann
Orientador(a): Dall’Oglio, Evandro Luiz
Coorientador: Vasconcelos, Leonardo Gomes de
Membro da Banca: Dall’Oglio, Evandro Luiz
Membro da Banca: Vieira, Lucas Campos Curcino
Membro da Banca: Ballotin, Fabiane Carvalho
Resumo : O biodiesel é o substituto direto do óleo diesel e pode ser utilizado diretamente em motores a diesel ou em proporções variáveis de óleo diesel e biodiesel. É um combustível sustentável devido ao fato de ser sintetizado a partir de óleos vegetais e um álcool de cadeia curta na presença de um catalizador ácido ou básico. A cada 3 mols de biodiesel produzidos, 1 mol de glicerol é gerado como coproduto, e isto representa aproximadamente 10 % em massa em relação aos reagentes. Contudo, o mercado não tem uma alta demanda de glicerol como tem de biodiesel, e neste intuito novas metodologias foram desenvolvidas para transformar o glicerol em um produto de alto valor agregado para que possa ser vendido por um maior valor ou transformá-lo em um aditivo que melhore as propriedades do biodiesel durante sua combustão em motores a Diesel. O objetivo deste trabalho foi sintetizar um biodiesel onde o glicerol gerado fosse convertido posteriormente em um aditivo oxigenado para o próprio biodiesel utilizando reator de micro-ondas operando na frequência de 2450 MHz e aplicador monomodo como fonte de aquecimento. Os catalisadores ácidos testados neste trabalho foram H2SO4, pTol-SO3H, CH3SO3H, DB SO3H e FeCl3∙6H2O. Destes catalisadores, somente o DB-SO3H foi capaz de realizar a transesterificação do óleo de soja refinado com etanol anidro com altas conversões para a potência utilizada no reator de micro-ondas (1200 W). Apesar de produzir altas conversões na transesterificação ácida do óleo e etanol, o catalisador realizava reações paralelas nas insaturações dos AGs. O estudo da acetalização da glicerina P.A. utilizando potência de 600 W do reator utilizou 3 metodologias de síntese para deslocar o equilíbrio da reação. A mais promissora baseia-se em remover a acetona hidratada por destilação, sendo realizadas adições constantes de acetona anidra para manter o nível de acetona no reator estável. A melhor condição experimental obtida foi utilizando proporção molar de 1:6 glicerol:acetona com 0,22 % de FeCl3∙6H2O (m/m), alcançando conversão de 81,25 % em 1 min e 99,90 % em 15 minutos de reação. O aquecimento induzido por micro-ondas acelerou a velocidade da reação em relação a outros trabalhos de catalisadores ácidos homogêneos na literatura. A acetalização do glicerol obtido após a transesterificação do óleo de soja com etanol utilizando DB-SO3H a 2,43 % m/m indicou a presença de solketal por RMN de 1H com apenas 1 min de irradiação de micro-ondas na potência de 600 W do reator. Não foi possível quantificar o solketal produzido nesta reação por CG-DIC porque não foi possível retirar eficientemente o catalisador da reação por nenhum método de purificação testado. Os produtos da acetalização do glicerol com acetona induzidos por micro-ondas foram purificados e caracterizados. O aquecimento induzido por micro-ondas acelerou a velocidade da reação em relação a outros trabalhos de catalisadores ácidos homogêneos na literatura. A acetalização one-pot mostrou-se possível para o catalisador DB-SO3H, porém a remoção do mesmo ao final do processo é de difícil realização. Este trabalho fornece um método viável utilizando catálise homogênea para implementação em larga escala da síntese de solketal utilizando catalisadores ácidos de baixo custo e não tóxicos ao operador.
Resumo em lingua estrangeira: Biodiesel is the direct substitute for diesel oil and can be used directly in diesel engines or in varying proportions of diesel and biodiesel. It is a sustainable fuel due to the fact that it is synthesized from vegetable oils and a short-chain alcohol in the presence of an acid or basic catalyst. For every 3 moles of biodiesel produced, 1 mole of glycerol is generated as a co product, and this represents approximately 10% by weight in relation to the reagents. However, the market does not have a high demand for glycerol as it does for biodiesel, and for this purpose new methodologies have been developed to transform glycerol into a product with high added value so that it can be sold for a higher price or turn it into an additive. that improves the properties of biodiesel during its combustion in diesel engines. The objective of this work was to synthesize a biodiesel where the glycerol generated was later converted into an oxygenated additive for the biodiesel itself using a microwave reactor operating at the frequency of 2450 MHz and a single-mode applicator as a heating source. The acid catalysts tested in this work were H2SO4, pTol-SO3H, CH3SO3H, DB-SO3H and FeCl3 ∙ 6H2O. Of these catalysts, only DB-SO3H was able to perform the transesterification of refined soybean oil with anhydrous ethanol with high conversions for the power used in the microwave reactor (1200 W). Despite producing high conversions in the acid transesterification of oil and ethanol, the catalyst carried out parallel reactions in the unsaturation of AGs. The study of acetalisation of glycerin P.A. using 600 W power from the reactor used 3 synthesis methodologies to shift the reaction equilibrium. The most promising is based on removing the hydrated acetone by distillation, with constant additions of anhydrous acetone being carried out to keep the level of acetone in the reactor stable. The best experimental condition obtained was using a molar ratio of 1: 6 glycerol: acetone with 0.22% FeCl3 ∙ 6H2O (w/w), reaching a conversion of 81.25% in 1 min and 99.90% in 15 minutes reaction. Microwave-induced heating accelerated the reaction rate compared to other studies of homogeneous acid catalysts in the literature. Acetalisation of the glycerol obtained after transesterification of soybean oil with ethanol using 2.43% w/w DB-SO3H indicated the presence of solketal by 1H NMR with only 1 min of microwave irradiation at 600 W power of the reactor. It was not possible to quantify the solketal produced in this reaction by CG-DIC because it was not possible to efficiently remove the catalyst from the reaction by any tested purification method. The microwave-induced acetalisation products of glycerol with acetone were purified and characterized. Microwave-induced heating accelerated the reaction rate compared to other studies of homogeneous acid catalysts in the literature. One-pot acetalisation proved to be possible for the DB-SO3H catalyst, but its removal at the end of the process is difficult to perform. This work provides a viable method using homogeneous catalysis for large-scale implementation of solketal synthesis using low cost and non-toxic acid catalysts for the operator.
Palavra-chave: Solketal
Acetalização
Palavra-chave em lingua estrangeira: Solketal
Ketalization
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Mato Grosso
Sigla da instituição: UFMT CUC - Cuiabá
Departamento: Instituto de Ciências Exatas e da Terra (ICET)
Programa: Programa de Pós-Graduação em Química
Referência: MARQUES, Matheus Zimermann. Síntese one-pot de biodiesel aditivado utilizando reator de micro-ondas (2450 MHz). 2020. 136 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Exatas e da Terra, Cuiabá, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://ri.ufmt.br/handle/1/2692
Data defesa documento: 29-Sep-2020
Aparece na(s) coleção(ções):CUC - ICET - PPGQ - Dissertações de mestrado

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