Utilize este identificador para referenciar este registo: http://hdl.handle.net/10400.22/2816
Título: Preparação de catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel
Autor: Sousa, Helena Sofia Ribeiro de
Orientador: Freitas, Madalena
Palavras-chave: Xerogel de carbono
Catalisadores heterogéneos
Biodiesel
Biodiesel
Heterogeneous catalysts
Carbon xerogels
Data de Defesa: 2009
Editora: Instituto Politécnico do Porto. Instituto Superior de Engenharia do Porto
Resumo: A produção de biodiesel como combustível para motores diesel, aumentou fortemente nos últimos anos e espera-se que cresça mais e mais num futuro próximo. O aumento do consumo de biodiesel exige processos de produção optimizados que permitam grandes capacidades de produção, operações simplificadas, rendimentos altos, bem como a utilização de matérias-primas mais económicas. Por isso, o desenvolvimento de processos de produção de baixo custo exige a especificação de catalisadores heterogéneos eficientes na promoção da reacção de transesterificação, permitindo a imediata separação da glicerina pura, não necessitando de uma purificação dispendiosa deste subproduto. Os xerogéis de carbono surgem então como materiais promissores para aplicação como catalisadores heterogéneos para a produção de biodiesel, devido às suas excelentes propriedades ao nível da sua textura e superfície química. Neste trabalho o principal objectivo foi a preparação de um xerogel de carbono, com o intuito de posteriormente ser aplicado na produção de biodiesel por catálise heterogénea. Amostras de xerogel de carbono foram preparadas pelo método sol-gel e oxidadas em fase líquida sendo posteriormente caracterizados os seus grupos funcionais e a sua área específica. Os resultados obtidos mostram que é possivel obter um xerogel de carbono com área superficial alta, tendo sido atingido um valor máximo para a amostra número dois (803 m2/g). Os resultados atingidos ao nível da preparação do catalisador permitem concluir que as condições de operação influenciam a estrutura final do xerogel de carbono. Quanto à caracterização da química superficial do xerogel, foi possível verificar que a diferença do número de acidez entre as amostras oxidadas e não oxidadas do mesmo lote é alta, o que permite afirmar que a oxidação do material de carbono incrementa a concentração de grupos oxigénio à superfície do xerogel. O valor máximo para o número de acidez foi obtido com a amostra número três (Amostra oxidada - 916 μmol/g, Amostra não oxidada - 207 μmol/g). Apesar de terem sido realizados ensaios para a produção de biodiesel os resultados obtidos foram nulos. A escolha das condições de reacção para a catálise heterogénea com este tipo de material poderá não ter sido a mais indicada, assim como a quantidade e o tipo de grupos funcionais introduzidos no catalisador não terem acidez suficiente para permitir uma catálise efectiva.
The production of biodiesel to be used as a fuel in diesel engines greatly increased in recent years and is expected to grow more and more in the near future. Increasing biodiesel consumption requires optimized production processes, allowing high production capacities, simplified operations, high yields and the use of more economic raw materials. Therefore, the development of processes of low-cost biodiesel production requires the specification of efficient heterogeneous catalysts for the transesterification reaction, allowing an easier separation of pure glycerol and therefore not requiring expensive purification of this byproduct. Carbon xerogels can be promising materials for application as heterogeneous catalysts for biodiesel production due to its excellent properties in terms of texture and surface chemistry. The main objective in this work was the preparation of a carbon xerogel, in order to be applied in biodiesel production by heterogeneous catalysis. Xerogel samples were prepared by the sol-gel method and oxidized in liquid phase with nitric acid, and subsequently their functional groups and specific area were characterized. The obtained results show that is possible to obtain a high surface xerogel carbon and the maximum value for the surface area was obtained with the sample number two (803 m2/g). The obtained results on the catalyst preparation permit to conclude that operation conditions influence the final structure of carbon xerogel. By the xerogel surface chemistry characterization it was possible to observe that the difference in acidity between the oxidized and non oxidized samples is high, which allows to say that carbon material oxidation increases the oxygen groups concentration on xerogel surface. The maximum value for the acidity number was obtained with the sample number three (oxidized sample – 916 μmol/g , non oxidized sample – 207 μmol/g). Despite being made some experiments in order to produce biodiesel, these results were null. The reaction conditions chosen to the heterogeneous catalysis with this kind of material may not have been the best, as well as the quantity of functional groups introduced in the catalyst, which did not allowed an effective catalysis due to its lack of acidity.
Peer review: yes
URI: http://hdl.handle.net/10400.22/2816
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