Processo de cetalização da glicerina para obtenção do solketal (2,2-dimetil-1,3-dioxolano-4-il)metanol - CARVALHO, Karina Guimarães Primo de (2016)
A crescente necessidade de combustíveis renováveis tem exigido iniciativas voltadas à produção de combustíveis desta natureza. Neste contexto, inserem-se as atividades industriais de criação de unidades de fabricação do produto biodiesel, obtido via transesterificação de óleos vegetais, método no qual um triglicerídeo reage com um álcool, em presença de ácido ou base forte, produzindo uma mistura de ésteres de ácidos graxos e glicerol. Atualmente, o setor de biodiesel vem buscando um mercado para absorver a glicerina produzida no processo industrial. Nesta direção, torna-se necessário o desenvolvimento de pesquisas e processos de conversão da glicerina em novos compostos com valor agregado e aplicações interessantes, contribuindo com a viabilização comercial do biodiesel. Dentro desta realidade, focando-se sobre o principal subproduto da produção do biodiesel, tem-se a síntese do (2,2-dimetil-1,3-dioxolano-4-il) metanol ou Soketal, procedente da reação de cetalização da glicerina com acetona, catalisada por um ácido. O Solketal é um composto oxigenado, com sua principal aplicação voltada para o seu uso como aditivo de combustíveis. O alvo deste trabalho foi o acompanhamento da síntese do Solketal mediante: (I) Análise do meio reacional por cromatografia gasosa, tendo o produto (solketal) e a glicerina que não reagiu aparecido no cromatograma nos tempos de retenção de aproximadamente 4,3 minutos e de 4,6 minutos, respectivamente; (II) Identificação do produto via espectrometria de massa, sendo os picos de relação massa/carga (m/z) 43 (pico base), 59, 101 e 117 os principais fragmentos observados, e sua estrutura comprovada via espectros de RMN de 1H e 13C; (III) Estudos estatísticos com relação aos fatores que influenciam a reação, obtendo-se resultados satisfatórios em relação à quantidade e tipo de catalisador, temperatura e do dispensável uso excessivo de reagentes no sistema operacional; (IV) A cinética do processo de cetalização na presença do ácido p-toluenossulfônico foi determinada segundo a evolução da conversão do glicerol e a produção do Solketal, sendo alcançada uma conversão de cerca de 90%, admitida como de equilíbrio, considerando sua constância a partir de aproximadamente 15 minutos, não se fazendo necessário o uso de tempos mais longos de operação; (V) Evidências experimentais permitiram a elaboração de um esquema reacional baseado em um mecanismo proposto para o processo, proporcionando a descrição de sua cinética. Um modelo matemático foi formulado através de balanço de massa aplicado às operações em batelada, o qual foi ajustado aos dados das evoluções de concentração do glicerol e do Solketal. Tais resultados trazem, assim, a possibilidade da orientação da investigação científica no sentido da obtenção de novos produtos derivados da glicerina com aplicação em potencial.