Vegetable oil transesterification

Orientador: Ulf Friedrich SchuchardtDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de QuimicaResumo: Neste trabalho sintetizou-se ésteres metílicos de óleo de soja, canola, milho, andiroba e óleo utilizado em frituras. Determinou-se a composição em ácidos graxos desses produtos, a viscosidade cinemática e a densidade. O comportamento dos ésteres em função do abaixamento da temperatura foi avaliado por calorimetria diferencial de varredura (DSC). Na etanólise via catálise básica homogênea, foram utilizados hidróxidos de sódio e de potássio, e metóxido de sódio como catalisadores. Os óleos vegetais empregados foram o óleo de soja e óleo utilizado em frituras. Estudaram-se estratégias para a separação e purificação dos ésteres etílicos. A melhor alternativa encontrada foi a lavagem dos ésteres etílicos após a neutralização do catalisador e subseqüente evaporação do excesso de etanol. Os desempenhos dos catalisadores foram semelhantes e as conversões em ésteres etílicos atingiram valores superiores a 92 % e 98 % nas reações realizadas a 70 °C e a 25 °C, respectivamente. Além das maiores conversões nas reações promovidas em temperatura ambiente, houve a separação espontânea da glicerina após o término da reação. No estudo da transesterificação via catálise ácida heterogênea, sintetizou-se um sólido superácido - a zircônia sulfatada (S-ZrO2) - através de uma rota alternativa sem solventes e precipitação. As condições reacionais para a metanólise de óleo de soja foram avaliadas e os melhores parâmetros foram: 5 % (m/m) de S-ZrO2, temperatura de 120 °C e tempo de reação de 1 hora. Essa condição otimizada foi aplicada à etanólise do óleo de soja. Tais condições foram aplicadas novamente à metanólise, porém utilizando-se uma zircônia sulfatada sintetizada através de um método de precipitação (SZ), e uma zircônia não sulfatada (ZrO2). Os resultados obtidos mostraram que a zircônia não sulfatada (ZrO2) não foi ativa na metanólise de óleo de soja nas condições reacionais otimizadas. A zircônia sulfatada sintetizada por um método convencional (SZ) apresentou uma atividade catalítica insatisfatória (8,5 % de conversão), muito menor que a da S-ZrO2 (98,6 % de conversão). Na etanólise, a conversão foi de 92 %. Os desempenhos da zircônia sulfatada (S-ZrO2) e de um catalisador comercial à base de nióbio (ácido niobídico suportado em grafite) foram comparados na esterificação de ácido oléico com metanol e na transesterificação do óleo de soja. Tanto a zircônia sulfatada quanto o catalisador à base de nióbio converteram o ácido oléico em oleato de metila, porém o catalisador comercial não foi ativo na transesterificação do óleo de soja. A espectroscopia de ressonância magnética nuclear foi utilizada na determinação da composição em ácidos graxos dos ésteres e na quantificação das conversões de todas as reações de transesterificação.Abstract: In this work it were synthesized methyl ester from soybean oil, canola oil, corn oil, andiroba oil and used frying oil. It was determined their fatty acid composition, kinematic viscosity and specific mass. The temperature dependent methyl fatty esters behavior was evaluated by means of Differential Scanning Calorimetric (DSC). In the base-catalyzed ethanolysis it were used sodium and potassium hydroxides and sodium methoxide as catalysts. The vegetable oil used were soybean oil and used frying oil. Strategies were studied for ethyl esters isolation. The catalyst performances were similar and the ethyl ester conversions reached values higher than 92 % and 98 % in the reactions carried out at 70 and 25 °C, respectively. Additionally, in the transesterefication carried out at room temperature it has occurred the glycerol spontaneous decantation. By studying the heterogeneous acid-catalyzed soybean oil transesterefication, the sulfated zirconia (S-ZrO2) prepared by a free-solvent route, the conventional sulfated zirconia (SZ) and the zirconium oxide (ZrO2) were utilized as catalysts. The best result was achieved at 120 °C during 1 h. Catalyst ZrO2 was not active in the transesterefication of soybean oil. The conventional sulfated zirconia presented only a very low activity (conversion of 8,5 %), while the S-ZrO2 had a very high performance ¿ 98,6 % methyl ester conversion. NMR was used for the determination of the fatty acid composition and all reaction conversions.MestradoQuimica InorganicaMestre em Químic