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Title: Catalisadores de MoO3 suportados em estrutura micromesoporosa para uso na produção de biodiesel.
Other Titles: MoO3 catalysts supported on a micromesoporous structure for use in biodiesel production.
???metadata.dc.creator???: FIGUEIREDO, Joyce Salviano Barros de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: BARBOSA, Bianca Viana de Sousa.
???metadata.dc.contributor.referee1???: BRITO , André Luiz Fiquene de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: FARIA, Ana Flávia Félix.
Keywords: Biodiesel;HZSM-5;SBA-15;MoO3;Micro-mesoporous support;Soporte micromesoporoso;Biodiésel;Support micro-mésoporeux
Issue Date: 6-Dec-2022
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: FIGUEIREDO, Joyce Salviano Barros de. Catalisadores de MoO3 suportados em estrutura micromesoporosa para uso na produção de biodiesel. 2023. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023.
???metadata.dc.description.resumo???: A alta dos preços do petróleo devido aos recentes conflitos ocasionados entre Rússia e Ucrânia, aliados às incertezas sobre o futuro esgotamento do petróleo e os impactos ambientais causados por este combustível torna necessária a busca por fontes alternativas de energia. O biodiesel é uma alternativa ao diesel de petróleo porque é produzido a partir de fontes renováveis e causa menos poluição na atmosfera. Esse biocombustível pode ser obtido principalmente através da reação de transesterificação por meio de óleos vegetais ou gorduras animais com um álcool de cadeia curta na presença de catalisadores. O catalisador heterogêneo pode ser o mais viável, pois este pode possibilitar o reuso nos processos industriais. Materiais micro-mesoporosos possuem relevância para a catálise heterogênea, pois estes reúnem os benefícios dos materiais microporosos, a exemplo das zeólitas que possuem alta acidez e seletividade e dos materiais mesoporosos que possuem elevada área superficial. A inserção de óxidos metálicos em suportes catalíticos mostrou-se eficiente pois a existência de sítios ácidos nesses óxidos de metais favorece muitas reações químicas. Este trabalho teve como objetivo avaliar catalisadores de trióxido de molibdênio (MoO3) suportados em estrutura micro-mesoporosa H-ZSM-5/SBA-15 na produção de biodiesel e investigar as melhores condições de reação a partir de planejamento fatorial 23 + 3 PtCt. O planejamento fatorial foi utilizado para avaliar a influência da quantidade de MoO3 (% em massa), tempo de reação e razão molar metanol: óleo na produção de biodiesel. Para isso, a ZSM-5 na forma amoniacal foi introduzida durante a síntese da SBA-15 para formar uma estrutura núcleo-casca. A peneira molecular SBA-15 foi sintetizada por síntese hidrotérmica utilizando TEOS como fonte de sílica e o copolímero tribloco P123 como agente direcionador. Os difratogramas confirmaram a obtenção do suporte micromesoporoso e dos catalisadores x_MoO3/H-ZSM-5/SBA-15 (onde x= 6, 9 e 12%). A partir das propriedades texturais observou-se que o aumento do teor de MoO3 diminuiu as áreas específicas e os diâmetros de poro dos catalisadores. Os espectros Raman dos catalisadores indicaram três modos de vibração correspondentes as espécies de MoO3 na estrutura porosa. A análise estatística (ANOVA) indicou que a razão molar Metanol: óleo foi o parâmetro mais significativo no rendimento de ésteres metílicos. O rendimento máximo de biodiesel foi obtido ao utilizar o catalisador 6_MoO3/HZSM5/SBA-15 com uma razão molar metanol: óleo de 20:1 e tempo de reação de 4h, o qual resultou em 79,2% de rendimento.
Abstract: The rise in oil prices due to the recent conflicts between Russia and Ukraine, together with uncertainties about the future depletion of oil and the environmental impacts caused by this fuel, makes it necessary to search for alternative sources of energy. Biodiesel is an alternative to petroleum diesel because it is produced from renewable sources and causes less pollution in the atmosphere. This biofuel can be obtained mainly through the transesterification reaction using vegetable oils or animal fats with a short chain alcohol in the presence of catalysts. The heterogeneous catalyst may be the most viable, as it can enable reuse in industrial processes. Micro mesoporous materials are relevant for heterogeneous catalysis, as they combine the benefits of microporous materials, such as zeolites that have high acidity and selectivity and mesoporous materials that have high surface area. The insertion of metal oxides in catalytic supports proved to be efficient because the existence of acidic sites in these metal oxides favors many chemical reactions. This work aimed to evaluate molybdenum trioxide (MoO3) catalysts supported on H-ZSM-5/SBA-15 micro mesoporous structure in the production of biodiesel and to investigate the best reaction conditions using a 23 + 3 CtPt factorial design. Factorial design was used to evaluate the influence of the amount of MoO3 (wt.%), reaction time and methanol: oil molar ratio on biodiesel production. For this, ZSM-5 in ammoniacal form was introduced by the seed method during the synthesis of SBA-15. Molecular sieve SBA-15 was synthesized by hydrothermal synthesis using TEOS as a source of silica and triblock copolymer P123 as a targeting agent. The diffractograms confirmed the obtaining of the micro mesoporous support and the x_MoO3/H-ZSM-5/SBA-15 catalysts (where x= 6, 9 and 12 wt.%). From the textural properties, it was observed that the increase in MoO3 content decreased the specific areas and pore diameters of the catalysts. The Raman spectra of the catalysts indicated three vibration modes corresponding to the MoO3 species in the porous structure. Statistical analysis (ANOVA) indicated that the Methanol:oil molar ratio was the most significant parameter in the yield of methyl esters. The maximum biodiesel yield was obtained when using the catalyst 6_MoO3/HZSM-5/SBA-15 with a methanol:oil molar ratio of 20:1 and reaction time of 4h, which resulted in 79.2% yield.
Keywords: Biodiesel
HZSM-5
SBA-15
MoO3
Micro-mesoporous support
Soporte micromesoporoso
Biodiésel
Support micro-mésoporeux
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia química.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/32119
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