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Avaliação e desenvolvimento de catalisadores nanoporosos ácidos para obtenção de ésteres sintéticos lubrificantes a partir do ácido ricinoléico / Evaluation and development of nanoporous acid catalysts to obtain synthetic esters lubricants from ricinoleic acid

SABOYA, R. M. A. Avaliação e desenvolvimento de catalisadores nanoporosos ácidos para obtenção de ésteres sintéticos lubrificantes a partir do ácido ricinoléico. 2016. 145 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-09-01T17:30:29Z
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Previous issue date: 2016-04-04 / Currently, the domestic market of basestock oils and finished lubricants has accompanied the
world increasing demand for lubricants obtained from renewable sources and higher quality
products, bio-lubricants. Synthetic esters form a large group of products, which can be either
from petrochemical or oleochemical origin. Due to the wide interest in environmentally
friendly products, synthetic esters derived from vegetable oils have received special attention.
However, this raw material can compete with the chain of the food industry. This fact has
generated great efforts in the development of products from sources that do not interfere in the
food industry. In this sense, from the castor bean is obtained one of the most important nonedible
oils. The great interest in this oil is also attributed to the high ricinoleic acid content (≈
90 %). The ricinoleic acid has been reported in the literature as the feedstock to esterification
reaction for biodiesel production using short chain alcohols in the presence of mineral acids
such as H2SO4. However, the use of alcohols with C8 to C14 is more interesting for the
production of esters when the aim is its use as lubricant. In this study the esterification
reaction of ricinoleic acid with 2-ethylhexanol with various solid acid catalysts was evaluated.
This study focused on synthesis of acid catalysts using two types of support: mesoporous
silica SBA-15 and porous clay heterostructures (PCH). Comparative studies were also carried
out for commercial catalysts such as ion-exchange resins. It has been synthesized a set of
WO3 based catalysts supported on porous clay heterostructured with different zirconium
contents in their pillars. The catalysts with a tungsten content of 20 wt.% and a molar ratio
Si/Zr = 15 in the pillars exhibited the highest conversion, reaching a conversion value close to
60 and 91 % after 8 and 24 h, respectively. SBA-15 silica synthesized by different procedures
was used as catalytic support in the preparation Nb2O5 catalyst. The catalyst prepared by
hydrothermal method with niobium oxide content of 12 wt.% exhibited the highest
conversion, reaching a conversion value 80 % after 8 h. Among the evaluated resins,
Amberlite-15 showed the best catalytic performance in terms of conversion of ricinoleic acid.
The resins were quite active in the reaction of esterification of ricinoleic acid with 2-ethyl-1-
hexanol. Such activity may be related to a homogeneous small contribution due to leaching of
sulfonic acid groups in the reaction medium / Atualmente, o mercado nacional de lubrificantes acabados e óleos básicos vêm
acompanhando a tendência mundial de aumento de demanda por produtos oriundos de fontes
renováveis e por produtos de maior qualidade, os biolubrificantes. Ésteres sintéticos formam
um grande grupo de produtos, que podem ser tanto de origem petroquímica como
oleoquímica. Devido ao grande interesse em produtos ambientalmente corretos, ésteres
sintéticos obtidos a partir de óleos vegetais tem recebido uma atenção especial. Entretanto,
esta matéria-prima pode competir com a cadeia da indústria de alimentos. Este fato tem
gerado grandes esforços no desenvolvimento de produtos a partir de fontes que não interfiram
no setor alimentício. Nesse sentido, a partir da mamona é obtido um dos óleos não
comestíveis mais importantes. O grande interesse neste óleo também é atribuído ao elevado
teor de ácido ricinoléico (≈ 90 ). ácido ricinoléico tem sido relatado na literatura como
matéria-prima na reação de esterificação visando à produção de biodiesel, utilizando alcoóis
de cadeia curta na presença de ácidos minerais, tais como H2SO4. Entretanto, o uso de alcoóis
com C8 a C14 é mais interessante para a produção de ésteres quando o intuito é sua aplicação
como lubrificante. Nesse estudo, avaliou-se a reação de esterificação do ácido ricinoléico com
2-etil-1-hexanol com vários catalisadores sólidos ácidos. Concentrando-se na síntese de
catalisadores a partir de dois tipos de suporte: a argila porosa heteroestruturada PCH e a sílica
mesoporosa SBA-15. Testes comparativos também foram realizados com várias resinas de
troca iônica. Foi sintetizada uma série de catalisadores de WO3 suportados na argila PCH com
diferentes teores de zircônio em seus pilares. Os catalisadores com teor de WO3 de 20 % em
peso e uma razão molar Si/Zr = 15 nos pilares exibiram os valores mais elevados de
conversão, 60 e 91 % após 8 e 24 h, respectivamente. A sílica mesoporosa SBA-15 foi
sintetizada por diferentes rotas e foi utilizada como suporte na preparação de catalisadores de
Nb2O5. O catalisador preparado pelo método hidrotérmico com teor de Nb2O5 de 12 % em
peso, exibiu o valor mais elevado de conversão, 80 % após 8 h. Dentre as resinas avaliadas, a
Amberlite-15 foi a que apresentou o melhor desempenho catalítico em termos de conversão
do ácido ricinoléico. As resinas foram bastante ativas na reação de esterificação do ácido
ricinoléico com 2-etil-1-hexanol. Tal atividade pode estar relacionada a uma pequena
contribuição homogênea devido à lixiviação dos grupos sulfônicos no meio reacional

Identiferoai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.repositorio.ufc.br:riufc/19358
Date04 April 2016
CreatorsSaboya, Rosana Maria Alves
ContributorsLuna, Francisco Murilo Tavares de, Cavalcante Júnior, Célio Loureiro
Source SetsIBICT Brazilian ETDs
LanguagePortuguese
Detected LanguageEnglish
Typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
Sourcereponame:Repositório Institucional da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC
Rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess

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