00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) IQB - Instituto de Química e Biotecnologia Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8441
Tipo: Tese
Título: Produção de acetinas: emprego de catalisadores à base de Sn(IV) e desenvolvimento e validação de metodologia analítica por GC-FID
Título(s) alternativo(s): Acetin production: employment of Sn(IV)-based catalysts and development and validation of analytical methodology by GC-FID
Autor(es): Silva, Débora Soares da
Primeiro Orientador: Bortoluzzi, Janaína Heberle
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Meneghetti, Simoni Margareti Plentz
metadata.dc.contributor.referee1: Souza, Edmar Martendal Dias
metadata.dc.contributor.referee2: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.referee3: Botero, Wander Gustavo
Resumo: Os desafios inerentes aos combustíveis fósseis têm potencializado o interesse pelo biodiesel como biocombustível, por este ser renovável e menos agressivo ao meio ambiente. No entanto, na sua rota de produção (transesterificação) gera-se cerca de 10% em volume de glicerol como coproduto. Com o intuito de agregar valor a esse coproduto, este trabalho propõe avaliar a acetilação de glicerol (GLI) com ácido acético (AA), pela primeira vez, com catalisadores à base de Sn(IV) visando à obtenção de monoacetina (MA), diacetina (DA) e triacetina (TA), as quais apresentam vasta aplicação industrial, que a configura numa rota tecnológica atrativa. Além disso, a fim de promover a ampliação de métodos de análises para a caracterização desses insumos químicos, foi desenvolvida e validada uma metodologia via GC-FID para a determinação dos acetatos de glicerol. Inicialmente, os testes reacionais com os catalisadores, Bu2SnCl2, Me2SnCl2, BuSnCl3, Bu2SnLau2, BuSnO(OH), Bu2SnO, mostraram que o BuSnCl3 apresentou melhor desempenho, com a total conversão de GLI e expressiva seletividade às acetinas (25,7, 43,5 e 30,8 % para MA, DA e TA, respectivamente) em condições reacionais brandas (80 °C, razão molar AA:GLI de 4:1 com 3 h de reação). Essas observações foram comprovadas com o estudo cinético das reações sob diferentes temperaturas (40, 80 e 120 °C) e razões molares dos reagentes (AA:GLI – 3:1, 4:1 e 6:1). A determinação da energia de ativação (Ea), mostrou que sem catalisador, Ea = 23,9 kJ mol-1 e com o BuSnCl3, Ea =14,3 kJ mol-1, comprovando o potencial desempenho das espécies de Sn(IV) nessa rota. O método desenvolvido por GC-FID, com coluna apolar (RTX-5MS - 30 m x 0,25 mm x 0,25μm) foi finalizado com tempo total = 3,3 min, demonstrando ganho de tempo e de custos. O processo de validação avaliou inicialmente, a seletividade do método, cujas comparações dos cromatogramas do solvente e de amostra reacional não demonstraram a presença de interferentes nos tempos de retenção dos picos de interesse; as curvas analíticas apresentaram R ≥ 0,9982 e a partir de seus parâmetros determinaram-se o LOD e LOQ, que resultaram em valores ≤ 0,0007 g mL-1 e ≤ 0,0022 g mL-1; a precisão do método, avaliada através da repetitividade e reprodutibilidade, resultou em valores de CV ≤ 3,3%; Os ensaios de recuperação realizados a partir da fortificação de uma amostra reacional com os padrões analíticos em 3 níveis de concentração implicaram na faixa de 80,81% a 101,60%; e com mudanças no preparo de amostra (troca de solvente e volume de injeção), o método mostrou-se robusto. Todos os parâmetros avaliados demonstraram estar dentro dos critérios adotados, e, portanto, a metodologia validada foi aplicada em amostras reais, referentes à acetilação de glicerol puro e residual do biodiesel (com e sem catalisador), e o mesmo mostrou-se eficiente. Dessa forma, os resultados gerados nessa Tese mostraram-se como alternativas altamente viáveis para aplicação industrial da transformação do glicerol em produtos de maior valor agregado, além de fornecer uma metodologia validada para determinação quantitativa dos produtos da reação.
Abstract: The challenges inherent to fossil fuels have enhanced the interest in biodiesel as a biofuel, because it is renewable and less harmful to the environment. However, its production route (transesterification) generates about 10% in volume of glycerol as a co-product. In order to add value to this co-product, this work proposes to evaluate the acetylation of glycerol (GLI) with acetic acid (AA), for the first time, with Sn(IV) based catalysts aiming to obtain monoacetin (MA), diacetin (DA) and triacetin (TA), which present vast industrial application, making it an attractive technological route. Moreover, in order to promote the expansion of analytical methods for the characterization of these chemical inputs, a GC-FID based methodology was developed and validated for the determination of glycerol acetates. The reaction tests with catalysts Bu2SnCl2, Me2SnCl2, BuSnCl3, Bu2SnLau2, BuSnO(OH), Bu2SnO, showed that BuSnCl3 presented the best performance, with full conversion of GLI and expressive selectivity to acetins (25.7, 43.5 and 30.8% for MA, DA and TA, respectively) under mild reaction conditions (80 °C, molar ratio AA:GLI of 4:1 with 3 h of reaction). These observations were evidenced by the kinetic study of the reactions under different temperatures (40, 80 and 120 °C) and molar ratios of the reactants (AA:GLI - 3:1, 4:1 and 6:1). The determination of activation energy (Ea), showed that without catalyst, Ea = 23.9 kJ mol-1 and with BuSnCl3, Ea =14.3 kJ mol-1, demonstrating the potential performance of Sn(IV) species in this route. The GC-FID method developed with an apolar column (RTX-5MS - 30 m x 0.25 mm x 0.25μm) was completed with total run time of 3.3 min, demonstrating time and cost savings. The validation process initially evaluated the selectivity of the method, in which solvent and sample chromatogram comparisons did not demonstrate the presence of interferents in the retention times of the peaks of interest; the analytical curves presented R ≥ 0.9982 and from their parameters the LOD and LOQ were determined, which resulted in ≤ 0.0007 g mL-1 and ≤ 0.0022 g mL-1 values; the precision of the method, evaluated through repeatability and reproducibility, resulted in ≤ 3,3% coefficient of variation values; the recovery tests carried out by the fortification of a reaction sample with the analytical standards at 3 concentration levels resulted in recoveries from 80.81% to 101.60%; and with changes in sample preparation (different solvents and injection volumes), the method showed to be robust. All parameters evaluated proved to be within the adopted criteria, and finally the validated methodology was applied to real samples of pure and biodiesel residual glycerol (with and without catalyst), and it proved to be efficient. Thus, the results generated in this Thesis have shown to be highly viable alternatives for industrial application of glycerol transformation into products with higher added value, besides providing a validated methodology for quantitative determination of the reaction products.
Palavras-chave: Glicerol
Esterificação
Catalizador
Estanho [Sn (IV)]
Metodologia analítica
Validação
Glycerol
Esterification
Catalyst
Tin
Analytic methodology
Validation
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA::QUIMICA ORGANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia
Citação: Silva, Débora Soares da. Produção de acetinas: emprego de catalisadores à base de Sn(IV) e desenvolvimento e validação de metodologia analítica por GC-FID. 2022. 135 f. Tese (Doutorado em Química e Biotecnologia) - Instituto de Química e Biotecnologia, Programa de Pós-Graduação em Química e Biotecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/8441
Data do documento: 30-set-2021
Aparece nas coleções:Dissertações e Teses defendidas na UFAL - IQB



Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.