Utilização de sólidos contendo molibdênio na catálise heterogênea para a obtenção de ésteres metílicos e etílicos a partir da esterificação de ácidos graxos e transesterificação de óleos vegetais

Abstract

Resumo: Sólidos de sílica contendo molibdênio, sintetizados a partir do processo sol-gel por hidrólise ácida do tetraetilortosilicato (TEOS), foram avaliados como catalisadores nas reações de esterificação de ácidos graxos e na transesterificação de triacilgliceróis, utilizando metanol e etanol. Observou-se que o teor de molibdênio nos catalisadores obtidos depende das condições empregadas durante a síntese sol-gel. Os catalisadores foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), análise textural, espectroscopia fotoeletrônica de raios X (XPS) e espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP-OES). A força e a distribuição dos sítios ácidos dos catalisadores foram avaliadas a partir do processo de adsorção-dessorção da n-butilamina com monitoramento por espectroscopia vibracional no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e termogravimetria (TG). O modelo de acidez dos catalisadores foi monitorado de acordo com os postulados de Tanabe para mistura de óxidos, evidenciando a formação de sítios ácidos de Lewis e de Bronsted em determinadas microrregiões dos sólidos. Os resultados cinéticos revelaram alta conversão dos ácidos graxos, acima de 95 % e resultados mais discretos para as reações de transesterificação, abaixo de 30 %. As reações de esterificação apresentaram um perfil típico com cinética de pseudo-primeira ordem e energia de ativação de aproximadamente 60 kJ/mol. Em ambos os casos, os resultados obtidos não mostraram restrições ao tipo de álcool utilizado e a atividade catalítica diminui com a diminuição da concentração dos sítios ácidos nos catalisadores. Entretanto, o monitoramento da força e distribuição dos sítios ácidos indicou que a atividade catalítica dos sólidos não está somente associada com à existência de um único tipo de espécie de molibdênio na superfície do sólido, mas também à disponibilidade de sítios ativos formados por átomos de molibdênio que apresentam acidez de Bronsted-Lowry e que fazem parte da estrutura da sílica. De acordo com o teste proposto por Madon e Boudart, os catalisadores mostraram ainda forte resistência à transferência de massa dependendo da concentração de Mo e características texturais.