Material mesoporoso MCM-41 sintetizado a partir da biossílica extraída do cauxi da Amazônia como catalisador na produção de biodiesel - Lacerda, Dayane Izabelita Santos (2019)
A síntese de materiais mesoporosos, tipo MCM-41, devido às suas amplas aplicações em áreas como adsorventes, catalisadores e liberação controlada de fármacos. Embora o MCM-41 seja facilmente sintetizado, demonstre alta estabilidade térmica e tenha uma elevada área superficial com um grande volume de poros, suas limitações, relacionadas principalmente à baixa acidez, podem ser melhoradas por meio da impregnação de heteropoliácidos (HPA) ou zircônia sulfatada (SO4^(2-)/ZrO2). No presente estudo, as amostras de MCM-41 foram hidrotermalmente sintetizadas usando uma mistura de sílica biogênica, NaOH e brometo de cetiltrimetilamônio (CTAB), com a sílica proveniente de espículas da esponja de água doce (Metania kiliani). Esta fonte alternativa, conhecida como "cauxi", possui um teor de sílica de 90 %. Os catalisadores foram preparados pela impregnação aquosa de ácido 12-tungstofosfórico comercial (HPW) e zircônia sulfatada sintetizada (ZS) em diferentes proporções (5, 10, 15, 20 e 30 %) em MCM-41 previamente preparada. Os materiais foram extensivamente caracterizados por técnicas como FRX, DRX, FTIR, MEV e análise de adsorção/dessorção de N2 (métodos BET e BJH). A MCM-41 foi adicionalmente caracterizada por MET. Os catalisadores foram testados na reação de esterificação do ácido oleico com metanol. Os resultados das análises indicaram a eliminação completa do CTAB após a calcinação da MCM-41. Os espectros de infravermelho confirmaram a presença dos grupos característicos da peneira molecular, mostraram a presença dos principais grupos da peneira molecular, enquanto a DRX identificou as fases presentes nos catalisadores, incluindo MCM-41 (estrutura hexagonal; P6mm) característica dos materiais mesoporosos, HPW (cúbica) e uma mistura de fases de ZS (tetragonal e monoclínica). Os difratogramas revelaram reflexões alargadas, indicando a presença de fases amorfas devido à mistura dos materiais. A análise BET mostrou a presença de mesoporos com elevada área superficial, especialmente na MCM-41 calcinada. O planejamento experimental fatorial 23 foi conduzido para investigar os melhores parâmetros (tempo de 5 h, razão molar de 1:14 e 5 % de catalisador) na influência reacional e cinética da reação de conversão de ácido oleico em biodiesel a 65 ºC (fixo). Para o catalisador PCHPW30, o rendimento de biodiesel por titulação foi de 89% e por FTIR foi de 82%, respectivamente. Por outro lado, para o catalisador PCZS30 foi obtido 61% por FTIR. Os estudos cinéticos indicaram que ambos os catalisadores apresentam um perfil de pseudo-segunda ordem. Em resumo, a pesquisa demonstrou a obtenção bem-sucedida da fase hexagonal da MCM-41 e a viabilidade da impregnação com ácido 12-tungstofosfórico e zircônia sulfatada para a síntese dos catalisadores estudados, com destaque para a influência do teor de catalisador nas reações de esterificação.