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Previous issue date: 2015-03-16 / Universidade Federal de Sao Carlos / The petroleum crisis associated with global warming and environmental pollution has motivated researchers to investigate more profoundly the feasibility of alternative energy sources. Biofuels have been recently regaining popularity as one of the greatest promises of the high-tech future. Among the different forms of biofuels, biodiesel stands out for being a biodegradable compound, free of sulfur and aromatics. In this context, we developed different routes to synthesize heterogeneous catalysts made of calcium oxide (CaO) supported on magnetic ferrites and evaluated their activity in the transesterification reaction of ethyl. The first synthetic method employed in the preparation of magnetic supports was co-precipitation. The nanometer scale of ferrite particles was achieved by monitoring the flow rate of the reagents and the aging time of the products. The second method involved the usage of the precursor citrate not only due to its low cost but also because it helped in making the synthesis of nanoparticles easier. Furthermore, the wet impregnation method of the respective nitrate was employed in the production of the CaO catalysts which was calcined at 650°C afterwards. The catalysts were characterized by XRD, N2 physisorption, TEM-EDX, SQUID, DTP-CO2 IR and SEM-EDS. The catalysts containing different amounts of CaO were evaluated in the transesterification reaction between methyl acetate and ethanol. The results suggest that a high conversion rate (up to 85%) can be achieved depending on the CaO content on the catalyst. These high conversion rates encouraged us to study the effect of other catalysts on the ethyl transesterification of soybean oil at various reaction times and ethanol/oil molar ratios. Indeed, it was observed that the maximum conversion rate of esters obtained during the ethyl transesterification of soybean oil was higher than 50% in the presence of 50-CaO/ CuFe2O4 catalyst. Moreover, the stability tests showed that these catalysts can be used up to 6 reaction cycles and that Ca2+ leached does not catalyze the homogeneous phase. Therfore, the results suggest that CaO/ MFe2O4 are promising catalysts to replace the base homogeneous catalysts industrialy used for biodiesel production. / A crise no petróleo aliada ao aquecimento global e poluição ambiental, tem motivado pesquisadores na busca de fontes alternativas de energia. Os biocombustíveis têm sido apontados como alternativa capaz de minimizar esses problemas. Entre os biocombustíveis, o biodiesel se destaca por ser um composto biodegradável, livre de enxofre e compostos aromáticos. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal a obtenção de catalisadores heterogêneos de óxido de cálcio (CaO) suportados em ferritas magnéticas. Esses materiais serão sintetizados sintetizadas por diferentes métodos, com a finalidade de serem avaliados na reação de transesterificação etílica. Um dos métodos de síntese empregado na preparação do suporte magnético foi o de co-precipitação, onde foram monitorados o fluxo de gotejamento dos reagentes e o tempo de envelhecimento, afim de obter partículas nanométricas de ferrita. Outro método utilizado foi o do citrato precursor, devido ao baixo custo, simplicidade de síntese e facilidade de obtenção de nanopartículas. Os catalisadores contendo 10, 20, 30, 40 e 50% CaO foram obtidos através de impregnação húmida do respectivo nitrato e posteriormente calcinado a 650°C. Os materiais foram caracterizados por DRX, Fisissorção de N2, METEDX, SQUID, DTP-CO2, MEV-EDS e IR. Primeiramente os catalisadores com diferentes teores de CaO foram avaliados na reação transesterificação modelo entre acetato de metila e etanol, mostrando que a conversão depende do teor de CaO impregnado no suporte. Os resultados obtidos na transesterificação modelo apresentaram valores de conversão elevados, chegando a 85%. Os catalisadores mais ativos na reação modelo foram avaliados na transesterificação etílica do óleo de soja, variando o tempo de reação e a razão molar etanol/óleo. O valor máximo de conversão de ésteres obtidos na transesterificação etílica do óleo de soja foi superior a 50% para o catalisador 50-CaO/CuFe2O4. Os testes de estabilidade, investigada através de ensaios de reuso dos catalisadores, mostram que estes podem ser usados por até 6 ciclos de reação. Foi detectado Ca+2 lixiviado para a solução, porém o mesmo não catalisa a reação em meio homogêneo. Deste modo, os catalisadores CaO/MFe2O4 mostraram-se promissores para substituir catalisadores homogêneos básicos na produção de biodiesel.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3966 |
| Date | 16 March 2015 |
| Creators | Borges, Diogo Gontijo |
| Contributors | Assaf, José Mansur |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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