Avaliação de catalisadores superácidos de SO4 2-/ZrO2 destinados à reação de esterificação do óleo de algodão para produção de biodiesel. - SILVA, Francisco Nilson da. (2017)
O objetivo desta pesquisa foi obter duas zircônias por reação de combustão (nomeadas ZS e ZSY), avaliando dois métodos de impregnação do íon sulfato na superfície da amostra de zircônia sintetizada (ZS), a fim de se obter um catalisador sulfatado com máximo de acidez possível, ou seja, pH baixo. De início, as amostras ZS e ZSY foram obtidas por reação de combustão em batelada de 15 g do produto, usado como precursor o n-propóxido de zircônio IV e ureia para produzir a ZS e npropóxido de zircônio IV, nitrato de ítrio hexahidratado e ureia na produção da ZSY. A amostra sintetizada (ZS) mostrou a formação da fase majoritária monoclínica com traços da fase tetragonal, com tamanho de cristalito 25,35 nm e cristalinidade 77,6 %, e a amostra ZYS evidenciou a fase tetragonal como majoritária e a fase monoclínica como secundária, com tamanho de cristalito 17,79 nm e cristalinidade 76,6 %. Para as amostras sulfatadas, também foram observadas a presença das mesmas fases relacionadas nas amostras ZS e ZSY com os seguintes tamanhos de cristalitos e cristalinidades: 25,56 nm e 77,3 % para a amostra ZS-IMA e 26,63 nm e 76,5 % para a amostra ZSY-IMA. O método de impregnação do íon sulfato sobre a superfície da amostra escolhida (SZ) que apresentou o melhor índice de pH foi o IMA, sendo 2,2 contra 3,6 do método IFM (descartado). O melhor método de sulfatação utilizado na amostra ZS também foi utilizado na amostra sintetizada ZSY e em uma amostra comercial (ZC) de fase monoclínica, cedido pela empresa Saint-Gobain Zirpro, para efeitos comparativos. Ambas amostras apresentaram morfologia homogênea, constituída de partículas finas de formatos aproximadamente esféricos, nanométricos (com tamanhos de partículas variando entre 44 e 58 nm, conforme MEV, DG e BET) e compactação mais acentuada após sulfatação, mediante imagens de MEV. A análise cromatográfica indicou conversões de ésteres etílicos de 27,57; 28,31 e 32,16 % para as amostras não sulfatadas e variações de 80,36 a 99,60 % para as amostras sulfatadas, respectivamente. Os resultados indicaram que a diferenciação nos dois métodos de impregnação foi essencial para a escolha do melhor método de impregnação do íon sulfato na ZrO2, o que contribuiu significativamente para a escolha do melhor método de impregnação, e com isto, no andamento da pesquisa. As variações nos tempos reacionais possibilitaram identificar o catalisador (ZSY) que mais favoreceu o processo catalítico, atingindo uma média de conversão de ésteres etílicos de 98,57 %, 3,11 % maior que a meta estipulada pela Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis – ANP. O reuso apresentou um decréscimo médio no teor de ésteres de aproximadamente 6,05 % para cada ciclo de reaproveitamento do catalisador, foto este que pode ser ressarcido pela adição de menos íon sulfato no catalisador de reuso, se comparado à impregnação do íon sulfato em um catalisador original (sem reuso).