Polímeros sulfonados como catalisadores heterogêneos na produção de biodiesel de óleos e gorduras ácidas

Resumo: Historicamente, a sociedade sofreu com diversas crises energéticas após a deflagração das tecnologias dependentes de fonte fóssil. Os governos, sociedade e meio acadêmico passam a buscar novas fontes de energia que possam suprir ou substituir parcialmente o petróleo e seus derivados. O biodiesel adentra na vanguarda das pesquisas científicas a partir do começo da década de 1990, com os primeiros incentivos governamentais para se pesquisar fontes energéticas renováveis paralelas ao petróleo. Desde então, inúmeras possibilidades de síntese de biodiesel estão registradas na literatura. Todavia, há matérias primas que delimitam qual técnica deva ser utilizada para promover uma maior eficiência de conversão de triacilgliceróis a ésteres de alquila (biodiesel). Matérias primas com alto teor de ácidos graxos livres são inadequadas para a rota sintética básica, sendo a catálise ácida a alternativa mais interessante para esses materiais. Em todos os casos, o uso de catalisadores é primordial para aperfeiçoar a efiência da conversão, que podem ser denominados de catalisadores homogêneos ou heterogêneos. Conceitualmente, os catalisadores homogêneos são as substâncias que melhoram a cinética de reação e estão na mesma fase de um ou todos os reagentes do sistema reacional, já os catalisadores heterogêneos são as substâncias que melhoram a cinética de reação e estão em fase diferente dos reagentes do sistema reacional. Os catalisadores, por sua vez, podem ser obtidos de infinitas maneiras, dentre as quais, a síntese de polímeros e sua modificação química com grupamentos ácidos é uma alternativa viável e com baixo custo para cumprir o papel de catalisador em reações de meio ácido para transformação de triacilgliceróis a ésteres de alquila. Neste trabalho foram sintetizados polímeros a partir dos ácidos p-hidroxi-benzóico, ácido o-hidroxi-benzóico e ácido 2,4-dihidroxi-benzóico, que em seguida foram substituídos quimicamente com grupos sulfônicos e avaliados frente à catálise ácida de sebo suíno e óleo de frituras pós-consumo.Foram obtidos materiais da classe dos oligômeros com altas concentrações de grupos sulfônicos por grama de polímero (cerca de 3,7 mmol de SO3H/gpolímero). Em seguida foram avaliadas as propriedades catalíticas dos três oligômeros sintetizados, sendo que o poli(ácido 2,4-dihidroxi-5-sulfo benzoico) e o poli(ácido 2-hidroxi-5-sulfo-benzóico) apresentaram resultados de conversão de matérias graxas à ésteres de alquila acima de 90%, em especial o poli(ácido 2,4-dihidroxi-5-sulfo benzoico) apresentou resultados de conversão acima do estabelecido pela ANP 04/2012, que delimita o mínimo de 96,5% de conversão à ésteres de alquila para sua comercialização como biodiesel. A etapa de separação durante a síntese de ésteres de alquila foi otimizada com o uso desses catalisadores, diminuindo o tempo de processo do sistema. A reutilização do poli(ácido 2,4-dihidroxi-5-sulfo benzoico) mostrou-se eficiente em no mínimo 3 ciclos de reutilização, onde ocorrem conversões acima de 96,5%