Estudo teórico de estrutura, propriedades e reatividade de triglicerídeos e ésteres de ácidos graxos envolvidos na produção e composição do biodiesel - Almeida, Eduardo Walneide Castilho (2010)
O presente trabalho se destina ao estudo de propriedades estruturais e termodinâmicas inerentes a triglicerídeos, ésteres de ácido graxo (EAG) e biodiesel por meio de metodologias teóricas e quimiométricas. Aliado a isso, o estudo do processo de transesterificação de triglicerídeos (TG) utilizando ciclodextrinas (CD) como potencias catalisadores também foi contemplado. Inicialmente, por meio de um planejamento fatorial Box-Behnken 34, foram avaliados os efeitos das variáveis envolvidas na simulação de dinâmica molecular (DM) de complexos de inclusão formados entre trilaurilglicerídeo (TLG – 12:0) e α-CD. Os resultados apontaram um protocolo de aquecimento de DM adequado para o tratamento de sistemas TG@n.α-CD com valores bem definidos para as variáveis envolvidas no processo: tempo de aquecimento (W), tempo de equilíbrio (E), passo da DM (S) e constante dielétrica (C). De posse deste protocolo, foram desenvolvidos estudos de DM contemplando complexos de inclusão formados entre modelos de TG utilizados para a síntese de biodiesel – trilaurilglicerídeo (TLG – 12:0), tripentadecanoilglicerídeo (TPDG – 15:0), trihexadecanoilglicerídeo (THDG – 16:0), triestearilglicerídeo (TESG – 18:0), trioleilglicerídeo (TOG – 18:1), trilinoleilglicerídeo (TLLG – 18:2) e trilinolenilglicerídeo (TLNG – 18:3) – e α-CD nativa e modificada (α-CD-NH2). Os resultados apontaram uma correlação entre a estabilidade dos complexos de inclusão TG@1.α-CD e o tamanho e o grau de saturação das cadeias triglicerídicas inclusas. Complexos de inclusão formados com TG de cadeias longas e insaturadas apresentaram menores valores de energia de complexação frente àqueles formados com outros tipos de cadeia triglicerídica. Em outra parte deste estudo, o potencial catalítico de CD na reação de transesterificação de TG também foi investigado por meio de cálculos de otimização de geometria e de frequências harmônicas vibracionais via DFT. Os resultados apontaram evidências termodinâmicas para tal proposta utilizando α-CD como catalisador. Além disso, espectros infravermelho e Raman teóricos foram determinados para algumas espécies de TG e EAG, visando a elucidação de possíveis métodos capazes de contribuir para as análises experimentais de biodiesel. Algumas distinções interessantes foram notadas entre o perfil do espectro de espécies saturadas e insaturadas e de misturas contendo impurezas inerentes ao processo de produção de biodiesel.