Desenvolvimento de processos de aproveitamento da glicerina residual da indústria de biodiesel

Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, 2014.O petróleo é considerado o elemento da matriz energética mundial de maior importância. Porém, trata-se de um recurso esgotável, que causa impacto ambiental, social e econômico. Dessa forma, o interesse da indústria óleoquímica em obter fontes renováveis que possam substitutir o petróleo e seus derivados como combustíveis líquidos vem aumentando anualmente. Uma alternativa viável é a utilização de óleos e gorduras como matéria-prima para a produção de combustíveis. Tradicionalmente, a reação de transesterificação do óleo vegetal é utilizada para se obter um uma mistura de mono-ésteres (biodiesel) e glicerol. Trata-se de uma reação química entre um triacilglicerídeo com um mono-álcool de cadeia curta, na presença de um catalisador. Atrelado ao aumento da produção de biodiesel está a produção de seu co-produto a glicerina, constituída por aproximadamente 80 % de glicerol, além de água, metanol e sais dissolvidos. Para que a glicerina atenda as exigências das indústrias, ela deve atinjir um elevado grau de pureza (grau USP, ou glicerina farmacêutica), porém este só pode ser alcançado através de processos caros e complexos, como a destilação a vácuo. Dessa forma, um dos principais desafios da indústria de biodiesel é agregar valor ao seu co-produto, tornando a cadeia produtiva mais sustentável. A presença de três grupos hidroxílicos na molécula do glicerol conferem a esta substância propriedades promissoras para produção de poliuretanos, material amplamente utilizado em revestimentos e adesivos. Com isso, este trabalho teve por objetivo propor uma nova rota tecnológica para obtenção de poliuretanos utilizando como matéria-prima a glicerina obtida do processo de transesterificação. Para a obtenção do material polimérico desejado, misturouse o glicerol e um poli isocianato (1,6-diisocianatohexano) em um reator do tipo autoclave, sob agitação magnética a 30 oC, na presença de um catalisador metálico derivados de β- dicetonas (M(acac)n; M = Cu, Fe). Os produtos obtidos foram caracterizados por espectrometria de infravermelho com transformada de Furrier (FT-IR), espectroscopia de ressonância magnética nuclear de 13C (RMN 13C), termogravimetria (TG) e análise térmica diferencial (DSC). Além disso, determinou-se o grau de reticulação de cada polímero obtido e realizou-se o teste de solubilidade, empregando como solventes metanol, acetona, diclorometano, hexano, clorofórmio, água, dimetilsulfóxido (DMSO), tetrahidrofurano (THF), hexafluoroisopropanol (HFIP). A partir dos resultados, conclui-se que a rota tecnológica proposta mostrou-se eficaz para obtenção de poliuretanos apartir do co-produto de biodiesel.Petroleum is considered the most important energy source in the world. However, it is an exhaustible resource, which causes environmental, social and economic impact. In this context, the oleochemical industry interest in obtaining renewable sources that can replace petroleum and its derivatives as liquid fuels is increasing annually. A viable alternative is to use oils and fats as raw material to fuels production. Traditionally, the transesterification reaction of vegetable oil is used to obtain mono-esters (biodiesel) and glycerol compounds. It is a chemical reaction between a triglyceride and short chain mono-alcohol with a catalyst. The increased production of biodiesel is linked to its by-product glycerin, which comprises approximately 80 % glycerol, plus water, methanol and dissolved salts. In order to get industries’ requirements, glycerin must achieve a high purity degree (USP grade or pharmaceutical glycerin). However, it can only be achieved through expensive and complex processes such as vacuum distillation. In this way, the most important challenge of biodiesel industry is to add value to the glycerin obtained, in order to make the production chain more sustainable. The glycerol molecule has three hydroxyl groups, which gives to this substance promising properties for polyurethanes production, material widely used in coatings and adhesives. Therefore, this study aims to propose a new technological approach to obtain polyurethanes using as feedstock crude glycerin obtained from the transesterification process. The polymer desired was obteined by the mixture of glycerol and polyisocyanate (1,6- diisocianatohexano) in an autoclave reactor, under magnetic stirring at 30 ° C, in the presence of a metallic catalyst derived from β-diketones (M (acac) n, M = Cu, Fe). The product was characterized by infrared spectroscopy in Furrier transform (IR-FT), 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy (13C NMR), thermogravimetry (TG) and differential thermal analysis (DSC). In addition, the reticularity degree of each polymer obtained was determined and the solubility test was performed using as solvent methanol, acetone, dichloromethane, hexane, chloroform, water, dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF) and hexafluoroisopropanol (HFIP). As a result of this study, the technological route proposal proved to be effective to obtain polyurethane from co-product of biodiesel