Preparación de fibras de carbono como catalizadores para la obtención de biocombustibles

Abstract

Resumo: Fibras acrílicas de grau têxtil de copolímero acrilonitrila-metilmetacrilato (PAN-co-MMA) foram utilizadas para obter fibras de carbono. Estas fibras foram modificadas com KOH com o objetivo de gerar novos catalisadores heterogêneos para produção de biodiesel. Um planejamento experimental Taguchi L16 foi aplicado para identificar as melhores condições experimentais para diferentes catalisadores utilizando doze fatores com dois níveis. A variável resposta foi controlada pelo percentual de formação de biodiesel denominado FAME (do inglês Fatty Acid Methyl Ester). A cinética de transesterificação do biocombustível foi realizada utilizando o melhor catalisador e sua modelagem foi realizada com diferentes expressões cinéticas. Foi determinado que as taxas de transesterificação estavam na faixa de 0,0013 - 0,0324 min-1 com energia de ativação de 140,25 KJ mol-1. Este resultado indica uma reação endotérmica e quimicamente controlada. A caracterização dos catalisadores obtidos foi realizada por difração de raios X e espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier. Os melhores catalisadores foram aqueles que apresentaram sítios ativos associados ao KCN e K2CO3

Abstract: Textile grade acrylic fibers of acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer (PAN-co-MMA) were used to obtain carbon fibers. These fibers were modified with KOH in order to generate new heterogeneous catalysts to render biodiesel. An experimental design Taguchi L16 was applied to identify the best experimental conditions for different catalysts using twelve factors with two levels. The response variable was controlled by means of percentage formation of biodiesel called FAME (Fatty Acid Metil Ester). Transesterification kinetics of the biofuel were performed using the best catalyst and its modeling was performed with different kinetic expressions. It was determined that the transesterification rates were in the range of 0.0013 - 0.0324 min-1 with an activation energy of 140.25 KJ mol-1. This result indicates an endothermic and chemically controlled reaction. The characterization of the obtained catalysts was carried out using X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. The best catalysts were the ones that presented active sites associated with KCN and K2CO3.

Resumen: Se utilizaron fibras acrílicas de grado textil de copolímero de acrilonitrilometilmetacrilato (PAN-co-MMA) para obtener fibras de carbono. Estas fibras fueron modificadas con KOH con el fin de generar nuevos catalizadores heterogéneos para producir biodiesel. Se aplicó un diseño experimental Taguchi-L16 para identificar las mejores condiciones experimentales para diferentes catalizadores utilizando doce factores con dos niveles. La variable respuesta fue controlada por medio del porcentaje de formación de biodiesel llamado FAME (del inglés Fatty Acid Metil Ester). Se realizó la cinética de transesterificación del biocombustible utilizando el mejor catalizador y su modelación se realizó con diferentes expresiones cinéticas. Se determinó que las tasas de transesterificación estuvieron en el rango de 0.0013 - 0.0324 min-1 con una energía de activación de 140.25 KJ mol-1. Este resultado indica una reacción endotérmica y controlada químicamente. La caracterización de los catalizadores obtenidos se realizó mediante difracción de rayos X y espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier. Los mejores catalizadores fueron los que presentaron sitios activos asociados a KCN y K2CO3