AVALIAÇÃO CATALÍTICA DO ALUMINATO DE COBALTO SINTETIZADO POR REAÇÃO DE COMBUSTÃO UTILIZANDO A GLICERINA PURA E BRUTA COMO COMBUSTÍVEL

Transcrição

1 AVALIAÇÃO CATALÍTICA DO ALUMINATO DE COBALTO SINTETIZADO POR REAÇÃO DE COMBUSTÃO UTILIZANDO A GLICERINA PURA E BRUTA COMO COMBUSTÍVEL Talin Sonaly Sals s Santos1; Wanrson Hrênio Aragão Lit1; Thals Filip Barbosa Moura2; Adriano Sant Ana da Silva3; Ana Cristina Figuir Mlo Costa2 1 Univrsida Fral Campina Gran, Unida Acadêmica Engnharia Química - talinsonaly@gmail.com 2 Univrsida Fral Campina Gran, Unida Acadêmica Engnharia Matriais 3 Univrsida Fral Campina Gran, Unida Acadêmica Tcnologia Alimntos RESUMO A glicrina, também nominada glicrol ou propano triol, é um álcool trihidroxila, um líqui claro, transparnt com aspcto parci ao da água, viscoso, gosto c higroscópico a tmpraturas ordinárias acima su ponto fusão [KNOTHE t. al., 2006]. Também chamada glicrol é, normalmnt, obtida como coproduto s procssos fabricação sabõs biodisl. Sab-s qu no procsso produção biodisl gra-s aproximadamnt 10% glicrina bruta. Essa glicrina bruta m tors xcnts gra procupaçõs ambintais, stimulan assim psquisas para indicar o aprovitamnto sguro coproduto. Uma manira raprovitar sta glicrina bruta é utilizá-la como combustívl na ração combustão, a fim s produzir aluminatos. Ests aluminatos formas pom sr utilizas como catalisars na ração transstrificação biodisl, voltan assim ao procsso inicial diminuin a gração coproduto, glicrina. Com isso, st trabalho objtivou analisar a ficiência da glicrina pura bruta como combustívl na ração combustão para a sínts aluminato cobalto (CoAl2O4). Palavras-chavs: Glicrina, biodisl, aluminatos, cobalto, ração combustão. 1. INTRODUÇÃO glicrina, m gral, 10% m massa produto da ração transstrificação é No Brasil, os principais rprsnta pla glicrina bruta qu biocombustívis produzis são o tanol o aprsnta impurzas como: água, mtanol biodisl. Est último é obti através matrial orgânico não glicrol, o qu lh ólos vgtais, gorduras animais ólos confr um baixo valor comrcial [CUBAS t utilizas para fritura alimntos po sr al., 2010]. utiliza m motors a disl sm qu haja Quan rfinada a glicrina s torna um nnhuma altração mcânica. Por ssas produto alto valor agrga, sn vantagns, ss combustívl tm sofri um utilizada aumnto na sua produção. cosméticos, na indústria alimntos farmacêutica, bbidas Entrtanto, o crscimnto da produção [GONÇALVES EVANGELISTA, 2008], biodisl tm gra um gran xcnt porém o procsso rfino da glicrina bruta contato@conptro.com

2 é alto valor. Uma manira raprovitar fato sta como comparação aos procssos sínts combustívl na ração combustão, a fim matriais crâmicos convncionais, ainda a s produzir aluminatos. Ests aluminatos rdução significativa tmpo para poucos formas como minutos procssamnto. Além mais, o catalisars na ração transstrificação custo da técnica é rlativamnt baixo biodisl, voltan assim ao procsso normalmnt induz a formação produtos inicial diminuin a gração coproduto, com strutura composição spradas [JAIN, glicrina. ADIGA VERNEKER, 1981]. glicrina bruta pom é sr utilizá-la utilizas la rqurr mnor nrgia m Os aluminatos pom sr produzis Nst contxto, st trabalho objtivou através raçõs a partir da mistura pós sinttizar catalizars aluminato finos s óxis s componnts individuais cobalto por ração combustão usan a postrior calcinação. No ntanto, a produção glicrina pura bruta como combustívl óxis multicomponnts smpr avaliar sss matriais como catalisars na rqur tapas sucssivas moagm ração transstrificação ólo soja calcinação, a fim atingir a fas sjada. para a obtnção biodisl. Os pós obtis sta forma tnm a aglomrar têm forma tamanho irrgular, 2. METODOLOGIA sofrm contaminação vi a moagm, muitas vzs aprsntam baixa sintrabilida [MORAES t al., 2013]. A mtologia mprgada na ralização da sínts aluminato cobalto pla ração Com isto, ntr os métos xistnts, combustão foi basada na toria s a ração combustão staca-s por sr proplnts xplosivos. A ração fácil procdimnto, não rqurr múltiplas combustão ocorr mdiant intração tapas procssamnto, ou sja, após soluçõs ragnts oxidants (font s obtnção produto não há ncssida cátions mtálicos) ragnts rdutors tapas calcinação, por xmplo, não (combustívl), mo a favorcr uma utilizar quipamntos sofisticas; sr rápida, rlação possibilitar a rprodutibilida produto combustívl (Φ) igual a um (Φ = 1) [JAIN, por possibilitar sua obtnção m batladas ADIGA E VERNEKER, 1981; COSTA, (m 2002]. scala smi-piloto laboratório) stquiométrica oxidant / [COSTA t. al., 2009]. Dstaca-s ainda plo contato@conptro.com

3 Inicialmnt, para a sínts A anális da morfologia s aluminato cobalto (CoAl2O4) as massas s catalisars foi fita através microscopia ragnts calculadas ltrônica varrdura (MEV). Para a anális stquiomtricamnt psadas m balança foi utiliza um microscópio ltrônico analítica. Os ragnts utilizas foram os varrdura, marca Philips, Jol LV 5600, sguints: nitrato alumínio nonohidrata opran-s m 25kv. foram (Al(NO3)3.9H2O Vtc, 99%) nitrato Para avaliação smpnho cobalto II (Co(NO3)2. 3H2O Vtc, 99%), catalítico, as amostras foram tstadas nas como pura raçõs transstrificação ólo soja (C3H5(OH)3 FMaia, 99%) glicrina bruta (comrcial) m prsnça mtanol (como (sta foi forncida plo Laboratório Sínts agnt alcóolis). Foram ralizas tsts Matriais Crâmicos - LabSMaC), como catalíticos m condiçõs invstigativas, com a complxants (combustívis). finalida vrificar a transformação agnts Em oxidants; sguida, as glicrina raçõs foram conduzidas m cadinho porclana com aqucimnto xtrno raliza m um forno tipo mufla na tmpratura 600 C. Os matriais sinttizas ólo vgtal (soja) m biodisl (éstrs mtílicos). Inicialmnt, o ólo soja as amostras aluminato cobalto foram scas foram m stufa a tmpratura 80 C por 30min. caractrizas por difração raios-x m Em sguida, foram psadas as massas ólo, difratômtro raios-x da Shimadzu, molo álcool catalisar. Essas quantidas XRD 6000, com font radiação CuKα, λ = foram calculadas m rlação à massa ólo. 1,542 Å, numa tnsão 40 kv, corrnt Para isto, utilizou-s uma razão ólo/álcool 30 ma varrdura 15 a 85ºC. Com as 1:15 2% catalisar, quivalnts a 30g curvas difração trminou-s a formação ólo soja, 16,7g mtanol 0,6g das fass formadas o tamanho cristalito. catalisar. Calculou-s o tamanho cristalito a partir Dpois srm psas, os ragnts alargamnto raios-x (d311), mdiant a foram colocas m um rator PARR com convolução da linha difração scundária control prssão. Em sguida, iniciou-s o como aqucimnto até qu foss alcançada a padrão) utilizan-s a quação Schrrr tmpratura 180ºC. Logo após, sta [KLUNG, 1962]. tmpratura tr si obtida u-s inicio a cério policristalino (utiliza contato@conptro.com

4 agitação mcânica prmancn por 2 horas m um cromatógrafo a gás Varian 450c com ração. tctor ionização chamas (FID), Finaliza o tmpo ração, sligou- coluna capilar fas stacionária s o rator. Para qu houvss o rsfriamnto VarianSlct Biodisl Glycris + RG das a (Ultimtal) (15m x 0,32 mm x 0,45 μm). A tmpratura ambint por 1 hora. Após o tmpratura inicial para a injção foi rsfriamnto, rtirou-s o matrial liqui 100 C a forno foi 180 C. O tctor para sr cntrifuga durant 10 min. Ao oprou na tmpratura 380 C. As amostras fun rator, foi possívl vrificar qu s foram psadas (crca 50 mg) m frasco concntrou boa part catalisar. 10 ml postriormnt diluídas com n- amostras, o rator prmancu Ao término da cntrifugação, pô-s ralizar a sparação da fas liquida da fas sólida (rsíduo catalisar). Os sobrnadants foram rtiras colocas m um funil volumétrico tipo pra. Esprou-s cantar para s sparar os éstrs produzis s rsíduos. Em sguida, as amostras foram lavadas com água stilada, rptiu-s o procsso cantação. Est procdimnto hxano 97% padrão UV/HPLC. Logo m sguida injtadas, com auxílio uma microsringa 1 μl (microlitro) da solução prparada (amostras + solvnt). A massa éstr é obtida através da comparação da ára total s picos corrsponnts com a ára pico n-hxano, utiliza como rfrência. 3. Rsultas Discussão foi rpti por aproximadamnt 5 vzs até qu a maior part s rsíduos (glicrina, álcool não ragi, água, catalisar, tc.) tivss si sparada biodisl obti. Por fim, o biodisl obti foi coloca m um frasco âmbar armazna m glaira a tmpratura aquada para qu o msmo não s gradass m tmpratura ambint. A nomnclatura utilizada para os aluminatos cobalto (CoAl2O4) sinttizas com a glicrina pura bruta foi, rspctivamnt: CoAlGP CoAlGB. Através da Figura 1 pom-s obsrvar os difratogramas raios-x s aluminatos cobalto produzis com glicrina pura bruta como combustívl na ração combustão. As amostras obtidas na ração transstrificação foram Laboratório Sínts analisadas no Matriais Crâmicos (LabSMaC) da UAEMa/UFCG, contato@conptro.com

5 Por mio das micrografias aprsntadas CoAlGP nas Figuras 2 3, vrifica-s manira Intnsida (u.a) gral, qu as amostras obtidas por ração combustão aprsntam morfologia constituída CoAlGB aglomras formato irrgular, com porosida intrpartícula possivlmnt CoAl2O4 J CPDS constituís por ligaçõs intrmolculars forts, vi às partículas aprsntarm 80 2 Grau) sintrização. Figura 1: Curvas difração raios-x CoAl2O4 sinttizas por ração combustão com glicrina pura (CoAlGP) glicrina bruta (CoAlGB) a sua rspctiva ficha cristalográfica JCPDS Através s difratogramas obtis vrificou-s a formação monofásica cúbica (b) (a) spinélio normal CoAl2O4 (JCPDS ) para ambos os combustívis utilizas. Também, foi visto qu os picos aprsntaram alta intnsida lvada largura basal para todas as rflxõs, rvlan a cristalinida CoAl2O4 suas caractrísticas (c) (d) Figura 2: Morfologia CoAl2O4 prpara por ração combustão usan glicrina partículas m scala manométricas. Para as amostras CoAlGP CoAlGB, o pura como combustívl: CoAlGP (a) scala tamanho cristalito obti foi da orm 74 10μm, (b) scala 5μm, (c) scala 2μm (d) nm, 46 nm, rspctivamnt. A amostra scala 1μm. CoAlGP aprsntou 65% cristalinida a amostra CoAlGB obtv apnas 16%. Portanto, prcb-s qu a amostra CoAlGP aprsnta morfologia mais cristalina qu a amostra CoAlGB, o qu po sr confirma através das Figuras 2 3. contato@conptro.com

6 utilizou a glicrina pura como combustívl na ração combustão. (a) (b) Figura 4: Valors convrsão m % (c) (d) Figura 3: Morfologia CoAl2O4 prpara (T=180ºC) das amostras CoAlGP por ração combustão usan glicrina CoAlGB, nos tsts catalíticos para ração pura como combustívl: CoAlGB (a) scala transstrificação. 10μm, (b) scala 5μm, (c) scala 2μm (d) scala 1μm. Dantas [2012] ralizou tsts catalíticos bancada por mio procsso Após todas as analiss das amostras, as transstrificação ólo soja via rota msmas foram utilizadas como catalisars mtílica para as amostras x= 0,0; x = 0,1; x = na ração transstrificação para qu foss 0,2; x = 0,3 x = 0,4, com a finalida possívl mdir o nívl convrsão das avaliar o smpnho catalítico m função da amostras na produção biodisl utilizan pagm o ólo soja comrcial. Esss rsultas catalisars a bas frritas Ni-Zn. convrsão para as amostras CoAlGP Obtn como maior rsulta convrsão CoAlGB stão aprsntas na Figura 4. 85% para amostra x = 0,3. com os íons Cu2+ nos Pomos obsrvar a alta taxa Sgun o stu raliza por Silva convrsão para a amostra CoAlGB m [2013], qu sinttizou catalisars ZrO2 rlação a amostra CoAlGP. Vrifica-s obsrvou-s qu nas amostras sinttizada ntão, qu o catalisar sinttiza com a comrcial sulfatadas, obtivram um índic glicrina bruta aprsntou maior ficiência na convrsão éstr para a ZrO2 sinttizada ração transstrificação qu quan s 65%, contra 91% da ZrO2 comrcial. contato@conptro.com

7 Alvarz t. al. [2002], analisou a frritas Ni-Zn Ts Doutora, bifuncionalida s catalisars a bas Univrsida Fral São Carlos (UFSCr), aluminato Programa Pós-Graduação m Ciências cobalto (CoAl2O4) aluminato sódio (Na2Al2O4), obtn Engnharia Matriais. São Carlos-SP. rndimnto biodisl na transstrificação ólo coco babaçu utilizan o ALVAREZ, H. A.; RODRIGUES, G. A.; mtanol, foi 75% com tanol 10%. MOURA, C. V. R.; MOURA, E. M.; Anális Portanto, foi visto qu para ambas as bifuncional s catalisars CoAl2O4 amostras as convrsõs obtidas aprsntaram Na2Al2O4 utilizas na transstrificação valors satisfatórios quan comparadas a ólo coco babaçu. In: 25ª Runião outros catalisars também utilizas na Anual da Socida Brasilira Química ração transstrificação. Com isso, s SBQ. Anais. Poços Caldas, MG, prssupõ qu sts foram ficints na BIODIESELBR. ralização ssa ração para a obtnção < biodisl. na/biodisl-glicrina.htm> Data acsso: 8 Disponívl m: abril CONCLUSÕES COSTA, A. C. F. M.; KIMINAMI, R. H. G. Foi visto qu tanto a glicrina pura A.; MORELLI, M. R. Combustion synthsis quanto a glicrina bruta foram ficints para procssing of nanocramics. In: Handbook srm utilizadas como combustívis (agnts of complxants) na ração combustão para a nanovics (Synthsis and Procssing). sínts aluminato cobalto (CoAl2O4). Amrican Scintific Publishrs, v. 1, p Também s vrificou qu os catalisars 392, nanocramics and thir basd aluminato cobalto obtis aprsntaram ótimos valors convrsão, sn ntão CUBAS, J. L. Nutralização da glicrina hábis para a produção biodisl. bruta obtida pla transstrificação s ólos cramb, cárcamo soja. In: 7º 5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Congrsso Brasiliro plantas olaginosas, ólos, gorduras biodisl. Anais. Blo COSTA, A. C. F. M. Sínts por ração Horizont, combustão, sintrização caractrização contato@conptro.com

8 DANTAS, J. Sínts avaliação ólo algodão Dissrtação smpnho catalisars a bas Mstra, Univrsida Campina Gran frritas Ni-Zn pada com cobr na ração (UFCG), Programa Pós-Graduação m transstrificação ólo vgtal m Ciências Engnharia Matriais. Campina biodisl Dissrtação Mstra, Gran PB. Univrsida Campina Gran (UFCG), Programa Pós-Graduação m Ciências Engnharia Matriais. Campina Gran PB. GONÇALVES, M. F.; EVANGELISTA, F. R. Os scompassos programa nacional produção uso biodisl (PNPB) no Norst, Anais. In: XLVI Congrsso da Socida Brasilira Economia, Administração Sociologia Rural, Fortalza CE, KLUNG, H.; ALEXANDER, L. X-ray diffraction procdurs. Wily-Intrscinc, KNOTHE, G.; GERPEN, J. V.; KRAHL, J.; RAMOS, L. P. Manual biodisl. Edgard Bluchr, JAIN, S. R.; ADIGA, K. C.; VERNEKER, P. A. Combustion and Flam, SILVA, F. N. Prparação Caractrização Catalisars Ácis Zircônia Sulfatada para aplicação na strificação contato@conptro.com