Síntese, caracterização e aplicação de estanhosilicatos como catalisadores heterogêneos para produção de biocombustíveis - Silva, Danilo Antonio da [UNESP] (2016)
O principal objetivo desse trabalho foi a síntese, caracterização e aplicação de catalisadores heterogêneos para produção de biocombustíveis, especificamente a produção de biodiesel (ésteres metílicos e etílicos de ácidos graxos). Os catalisadores sintetizados consistem de materiais com estruturas cristalográficas mistas denominados estanhosilicatos. Além disso, destacam-se como objetivos específicos a obtenção de biocatalisadores compostos por lipases de Thermomyces lanuginosus imobilizadas nesses materiais e a sistemática caracterização desses estanhosilicatos por diferentes técnicas físico-químicas, com destaque para a espectroscopia de ressonância magnética nuclear no estado sólido com rotação em torno do ângulo mágico (MAS NMR), principalmente os experimentos de correlação heteronuclear 29Si-119Sn pela técnica de REDOR (Rotational-Echo Double-Resonance) NMR. A aplicação catalítica dos estanhosilicatos resultou em conversões acima de 99,5wt.% em ésteres metílicos e etílicos utilizando óleos refinados (soja, palma, milho, girassol, canola e microalgas) como matérias-primas. Além dos altos rendimentos, na transesterificação de óleo refinado de palma (Elaeis guineesis) foram utilizadas condições reacionais similares às aplicadas industrialmente, porém utilizando-se catalisadores homogêneos básicos no processo. Também foram obtidas altas conversões de matérias-primas residuais, com destaque para rendimentos de ésteres metílicos de 99,0wt.% e 91,2wt.% em conversões de óleos residuais de soja e palma, respectivamente; assim como conversões de 86,8wt.% e 76,5wt.% de gorduras residuais de industrias processadoras de peixes e frangos, respectivamente. Os estanhosilicatos sintetizados também mostraram-se ser efetivos suportes para imobilização enzimática, apresentando satisfatórias produções de ésteres etílicos mediante conversão de óleo de palma refinado (rendimentos acima de 70,0wt.% utilizando condições reacionais mais amenas quando comparadas às utilizadas nos experimentos de catálise heterogênea). Além disso, os estanhosilicatos que apresentaram as menores atividades catalíticas nas reações de transesterificação via catálise heterogênea foram os materiais que apresentaram as maiores atividades via catálise enzimática (hidrólise e transesterificação de triacilglicerídeos). Os experimentos de 29Si-119Sn REDOR NMR foram aplicados com sucesso para estudo estrutural de um dos estanhosilicatos sintetizados, sendo obtidas excelentes relações entre os resultados experimentais e as simulações realizadas utilizando o software SIMPSON, principalmente pelo fato de que foram consideradas interações entre sistemas de diferentes spins e suas baixas abundâncias naturais para interpretação dos resultados obtidos.