Desenvolvimento de membranas catalíticas poliméricas para a metanólise de ácidos gordos

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Main Author: Bento, Rita Alvarez Martins
Publication Date: 2013
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Download full: http://hdl.handle.net/10362/9711
Summary: Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica
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spelling Desenvolvimento de membranas catalíticas poliméricas para a metanólise de ácidos gordosBiodieselEsterificaçãoGrupos sulfónicosHeteropoliácidosCatalisadores ácidosMembranas poliméricas homogéneasDissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e BioquímicaDurante as últimas décadas, tem-se observado um aumento considerável no preço do petróleo. A procura por matérias-primas alternativas, que consigam ser economicamente vantajosas em comparação com as actuais, tem conduzido à aposta na produção de biodiesel. Uma das formas de produção de biodiesel consiste na metanólise de óleos vegetais, sendo desejável a utilização de óleos de baixa qualidade e não comestíveis, tais como os óleos de cozinha reciclados, permitindo assim valorizar resíduos orgânicos sem utilidade comercial. Contudo, estas matérias-primas encontram-se, geralmente, associadas a elevados teores de ácidos gordos livres (Free Fatty Acid, FFA), os quais podem originar a formação de sabões, aquando da reacção de transesterificação conduzida por catálise básica. De modo a solucionar o problema, operações de purificação, tais como a destilação de vapor ou a extracção com soda cáustica, têm sido convencionalmente aplicadas. No entanto, apesar do preço baixo das matérias-primas utilizadas nestes processos, estas operações tornam-se bastante dispendiosas durante a produção de biodiesel, o qual não se torna competitivo, economicamente, em comparação com os combustíveis fósseis. Como alternativa tem sido proposta a metanólise dos FFA, por catálise ácida, previamente à reacção de transesterificação. Considerando as evidentes vantagens ambientais e económicas é desejável a utilização de catalisadores heterogéneos. A utilização de membranas catalíticas permite não só a imobilização dos catalisadores e a sua fácil separação da mistura reaccional, mas também a obtenção de conversões elevadas por pervaporação da água formada. Este trabalho irá incidir na produção de membranas poliméricas catalíticas ácidas para a metanólise de ácidos gordos. Para tal, foram desenvolvidas membranas de Poli(álcool vinilílico), funcionalizadas com grupos sulfónicos. Estes grupos são introduzidos na forma de ácido sulfosuccínico e ácido sulfoacético. O primeiro funciona tanto como catalisador, quer como reticulante, enquanto o segundo apenas funciona como catalisador, sendo necessário utilizar um outro ácido, neste caso o ácido succínico, para permitir espaçamentos entre as cadeias poliméricas. Foram ainda desenvolvidas membranas poliméricas compósitas, de modo a testar a afinidade de heteropoliácidos com membranas de PVA, em reacções de esterificação. Para tal, utilizou-se ácido fosfotúngstico como catalisador, sem qualquer reticulante. Contudo, observou-se perda de actividade catalítica nestas condições. Tendo em conta os resultados obtidos, decidiu-se repetir o processo adicionando-se glutaraldeído, de modo a garantir a reticulação da membrana e impedir que o ácido seja lixiviado para a solução. Foram ainda desenvolvidas e testadas membranas compósitas consistindo em resina DOWEX dispersa em matrizes de PVA. As membranas poliméricas foram caracterizadas com recurso a ensaios de inchamento, estudo dos ângulos de contacto, espessura das membranas, titulações ácido-base, espectroscopia de infra-vermelho (FTIR), e para o caso da membrana ancorada com resina DOWEX, microscopia electrónica de varrimento (SEM). Estes catalisadores foram testados na reacção de esterificação do ácido láurico com o metanol, em reactor Batch, de forma a se estudar os efeitos da reticulação, carga de catalisador e efeito da hidrofilia/hidrofobia. Utilizou-se a modelação cinética, nos resultados com melhores actividades cinéticas, por forma a se tentar compreender os efeitos destas características da membrana nas propriedades de sorpção e transporte nas membranas.Faculdade de Ciências e TecnologiaVital, JoaquimCasimiro, Maria HelenaRUNBento, Rita Alvarez Martins2013-05-29T09:41:38Z20132013-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10362/9711porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2024-05-22T17:13:25Zoai:run.unl.pt:10362/9711Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-28T16:44:18.746265Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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