Óxidos inorgânicos à base de Ni2+ e Zn2+ suportados em bentonita para produção de biodiesel

Abstract

O desenvolvimento de catalisadores sólidos à base de óxidos inorgânicos que sejam ativos em reações de transesterificação tem se tornado uma área de grande interesse pela comunidade cientifica. Deste modo os óxidos de níquel e zinco são materiais de uso extensivo para fins catalíticos, porém os mesmos quando atuam em processos catalíticos heterogêneos possuem uma baixa área superficial, impossibilitando uma melhor atividade catalítica. Desta forma, a fim de solucionar esse inconveniente o uso de um suporte catalítico pode ser uma alternativa bastante promissora. As argilas vêm sendo bastante estudas como suporte catalítico, pois apresentam baixo custo, não agride ao meio ambiente, apresentam elevada porosidade e área especifica e são amplamente disponíveis. Nesse contexto, o objetivo do presente trabalho foi sintetizar os óxidos ZnO, NiO, Ni0,95Zn0,05O e Ni0,90Zn0,10O pelo método dos precursores polimericos e impregná-los em argila, com proporção fase ativa/suporte de 10/90% em massa e posteriormente avaliá-los na reação de transesterificação etanólica com óleo de soja. Os pós foram caracterizados por difração de Raios-X (DRX), espectroscopia na região do infravermelho (IV) e espectroscopia na região do UV-Visível (UV-Vis). Os testes catalíticos foram realizados em reator Parr, utilizando condições fixa: temperatura (200°C), tempo (4 horas), percentagem de catalisador de 3%, razão molar óleo: álcool de 1:12. Após a reação, os produtos foram avaliados por viscosidade cinemática. Os resultados de DRX da bentonita pura mostraram picos dos argilominerais do grupo das esmectitas, montmorilonita e nontronita, como também do quartzo e do grupo não esmectitico ilita. Para os óxidos impregnados observaram-se perfis semelhante ao da bentonita, no entanto foi possível identificar picos de baixíssima intensidade referente aos NiO e ZnO. Os espectros de IV apresentaram bandas características da bentonita. Porém, não foi possível identificar bandas referentes às ligações Ni-O e Zn-O presente nos óxidos, acredita-se que seja pelo fato de se localizarem nas mesmas regiões dos argilominerais, inviabilizando sua visualização. Nos espectros de absorção na região do UV–Visível foram observadas bandas referentes aos metais constituintes da bentonita (Fe^3+) tanto regiões de transição de transferência de carga como na transição eletrônica. Os sistemas NiO, Ni0,95Zn0,05O e Ni0,90Zn0,10O apresentaram sutis modificações na região de transição d-d, ocasionadas pela sobreposição de bandas dos íons Fe^3+ e Ni^2+. Os catalisadores ZnO/bent e Ni0,95Zn0,05/bent promoveram os melhores resultados de redução da viscosidade cinemática, com 46,11% e 29,10%, respectivamente. O uso do dopante como também o da bentonita potencializaram o efeito catalítico do NiO, aumentando os sítios ativos e propiciando a dispersão dos óxidos. Sendo assim, esses materiais se apresentam como alternativa promissora como catalisadores em reações de transesterificação.