Avaliação da atividade de catalisadores homogêneos e heterogêneos de estanho em reações de esterificação de ácidos graxos para produção de biodiesel

Abstract

O biodiesel vem se destacando como uma alternativa ao diesel fóssil por ser um combustível renovável, biodegradável e não tóxico. Atualmente, a maioria do biodiesel é produzida via transesterificação alcalina em fase homogênea de triacilgliceróis presentes em óleos vegetais. Entretanto, aproximadamente 70% do preço final do biodiesel é resultado do custo destas matérias primas. Portanto, desenvolver tecnologias que usem matérias primas baratas como gorduras animais e rejeitos de óleos de cozinha, as quais têm alto teor de ácidos graxos livres (AGL) e são então incompatíveis com catalisadores alcalinos, torna-se cada vez mais importante. Porém, as tecnologias disponíveis empregam catalisadores ácidos minerais homogêneos (ácidos de Brönsted), os quais são corrosivos, não recicláveis e resultam em grande geração de resíduos e efluentes nas etapas de neutralização e de separação. Neste trabalho, foi avaliada a atividade de catalisadores alternativos de estanho (ácidos de Lewis), como o SnBr2, SnCl2, SnF2 e o Sn(C2H3O2)2, nas reações de esterificação de ácidos graxos em fase homogênea e posteriormente em fase heterogênea. Foram investigados os efeitos das principais variáveis de reação, temperatura, concentração do catalisador, natureza do álcool e do ácido graxo empregado, na conversão e seletividade da reação. Foi também investigada a atividade destes catalisadores suportados em SiO2 pelo método sol-gel.

Biodiesel is a renewable, biodegradable and non toxic fuel, which can replace petroleum-derived diesel. Nowadays, it is produced mainly from alkaline transesterification in homogeneous phase from triacylglycerols present in vegetable oils. However, approximately 70% of cost of biodiesel production are due to the costs of these raw materials. Therefore, developing technologies that use cheap raw materials such as animal fats and waste cooking oil, which have a high content of free fatty acids (FFA) and are thus incompatible with alkaline catalysts, becomes increasingly important. However, the available technologies employ homogeneous mineral acids catalysts (Brönsted acids), which are corrosive, non recyclable and result in great generation of waste and effluents in steps of neutralization and separation. In this study, we evaluated the activity of alternative tin catalysts (Lewis acids), as SnBr2, SnCl2, SnF2 and Sn(C2H3O2)2, in the esterification of fatty acids in homogeneous phase and later in heterogeneous phase. The main variables such as reaction temperature, catalyst concentration, nature of the used alcohol and fatty acid were investigated. The activity of these catalysts supported on SiO2 by sol-gel method was also investigated.