Pesquisadores desenvolveram biodiesel sustentável de padrão internacional utilizando óleo residual

Autor: Dr Adriano Lima da Silva (Doutor em Ciência e Engenharia de Materiais pela UFCG, aluno de Pós-Doutorado Júnior (PDJ) e pesquisador no Laboratório de Síntese de Materiais Cerâmicos (LabSMac/UFCG)

Orientadora: Profa. Dra. Ana Cristina Figueiredo de Melo Costa (Professora em Engenharia de Materiais, coordenadora do Laboratório de Síntese de Materiais Cerâmicos (LabSMaC/UFCG)

Pesquisadores da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) desenvolveram um método eficiente para produzir biodiesel a partir de óleo residual utilizando um catalisador inovador de trióxido de molibdênio (MoO₃). O estudo, publicado no International Journal of Energy Research, demonstrou que o MoO₃ sintetizado por reação de combustão em escala piloto apresenta excelente desempenho catalítico na produção de biodiesel. O trabalho empregou dois sistemas de aquecimento distintos para produzir o catalisador, resultando em duas formas cristalinas: α-MoO₃ (ortorrômbica) e h/α-MoO₃ (hexagonal e ortorrômbica). As análises mostraram que o α-MoO₃ possui alta cristalinidade (90,3%) e tamanho de cristalito maior (84 nm), enquanto o h/α-MoO₃ apresentou maior área superficial (4,8 m²/g) e acidez total (88,42 µmol NH₃/g). Nos testes catalíticos, realizados em condições otimizadas (200°C, 1 hora de reação e proporção molar etanol:óleo de 15:1), o α-MoO₃ alcançou impressionantes 99% de conversão em ésteres etílicos, atendendo plenamente aos padrões internacionais de biodiesel. Mesmo após cinco ciclos de reutilização, o catalisador manteve boa atividade, com conversões médias de 88,2%. Esta pesquisa representa um avanço significativo na produção sustentável de biodiesel, pois combina várias vantagens: uso de matéria-prima residual (óleo de fritura), emprego de catalisador heterogêneo reutilizável, processo de síntese escalável e condições de reação viáveis industrialmente. O método desenvolvido tem potencial para reduzir custos de produção e minimizar impactos ambientais, contribuindo para a economia circular e a transição energética. O estudo foi realizado no Laboratório de Síntese de Materiais Cerâmicos (LabSMaC) da UFCG, com financiamento da CAPES/CNPq, e contou com uma equipe multidisciplinar especializada em ciência dos materiais e catálise. Os resultados foram publicados em 2022 no International Journal of Energy Research.

Introdução

O biodiesel é um combustível renovável e limpo, produzido a partir de óleos vegetais, gorduras animais ou óleos residuais. A produção de biodiesel a partir de óleos residuais é economicamente vantajosa e reduz impactos ambientais. Neste estudo, pesquisadores sintetizaram trióxido de molibdênio (MoO₃) em escala piloto por reação de combustão e avaliaram seu desempenho como catalisador heterogêneo na produção de biodiesel a partir de óleo residual.

Desenvolvimento

O MoO₃ foi sintetizado em um reator cônico de 100g por lote, utilizando dois sistemas de aquecimento distintos, resultando em duas fases cristalinas: uma monofásica (α-MoO₃, ortorrômbica) e outra bifásica (h/α-MoO₃, hexagonal e ortorrômbica). O catalisador foi caracterizado por técnicas como difração de raios-X, espectroscopia FTIR e RAMAN, microscopia eletrônica de varredura e análise de adsorção de nitrogênio. Os resultados mostraram que o α-MoO₃ apresentou maior cristalinidade (90,3%) e tamanho de cristalito (84 nm), enquanto o h/α-MoO₃ exibiu maior área superficial (4,8 m² g⁻¹) e acidez total (88,42 µmol g⁻¹ de NH₃).

Os testes catalíticos foram realizados em um reator de aço inoxidável, utilizando óleo residual e etanol. As condições otimizadas incluíram temperatura de 200°C, tempo de reação de 1 hora e proporção molar etanol:óleo de 15:1. O catalisador α-MoO₃ demonstrou alta eficiência, com conversões de até 99% em ésteres etílicos. Além disso, manteve atividade catalítica após cinco ciclos de reutilização, com conversões médias de 88,2%.

O estudo, conduzido na Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), sintetizou o catalisador MoO₃ por reação de combustão em duas formas cristalinas:

Fase ortorrômbica (α-MoO₃): 90,3% de pureza, ideal para reações em alta temperatura

Fase hexagonal (h-MoO₃): maior área superficial (4,8 m²/g) e acidez

Em testes práticos, o catalisador alcançou: 99% de conversão em ésteres etílicos; Estabilidade por 5 ciclos de reuso (88,2% de eficiência média); Atendimento aos padrões ANP e europeus de qualidade; Impacto no Transporte; O biodiesel produzido apresenta características ideais para: Frota de ônibus urbanos; Caminhões de transporte de alimentos e insumos; Máquinas agrícolas

Conclusão

O estudo demonstrou que o MoO₃ sintetizado por reação de combustão em escala piloto é um catalisador eficiente e sustentável para a produção de biodiesel a partir de óleo residual. O método de síntese mostrou-se viável para aplicação industrial, com vantagens como alta pureza, cristalinidade e estabilidade catalítica. Os resultados alcançados contribuem para a redução de custos e impactos ambientais, promovendo a utilização de resíduos na produção de combustíveis renováveis.

Esta tecnologia 100% nacional, já protegida por patente, representa:

Redução de 30-40% nos custos de produção

Solução para o descarte de 1,5 bilhão de litros de óleo residual/ano no Brasil

Combustível mais limpo para o transporte de carga e passageiros.

Próximos Passos

A equipe busca parcerias com empresas do setor para escalonar a produção e iniciar testes em frotas reais até 2025.

Equipe e Instituição

A pesquisa foi desenvolvida no Laboratório de Síntese de Materiais Cerâmicos (LabSMaC) da Universidade Federal de Campina Grande (UFCG), Brasil, com financiamento da CAPES/CNPq. A equipe multidisciplinar incluiu pesquisadores especializados em ciência dos materiais, catálise e engenharia química.

Benefícios para a População

A utilização de óleos residuais e catalisadores reutilizáveis reduz o custo de produção do biodiesel, tornando-o mais acessível. Além disso, a técnica contribui para a sustentabilidade ambiental ao promover o reaproveitamento de resíduos e minimizar a geração de efluentes poluentes.

Tempo da Pesquisa

O estudo foi realizado entre outubro de 2021 e janeiro de 2022, com resultados publicados no International Journal of Energy Research em 2022 periodico qualis A1 CAPES.

Currículo Resumido de Adriano Lima da Silva

Possui graduação em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal de Campina Grande (UFCG, 2016), especialização em Engenharia da Qualidade (FUNIP, 2019) e em Educação de Jovens e Adultos (IFRO, 2022). É mestre e doutor em Ciência e Engenharia de Materiais pela UFCG (2022), programa avaliado com Conceito 6 pela CAPES, e licenciado em Química pela Universidade Estadual da Paraíba (UEPB). Atualmente, é bolsista de Pós-Doutorado Júnior (PDJ) pelo CNPq e pesquisador no Laboratório de Síntese de Materiais Cerâmicos (LabSMac/UFCG). Sua pesquisa concentra-se no desenvolvimento de catalisadores cerâmicos (magnéticos e não magnéticos) para produção de biodiesel, com expertise em síntese por combustão. Atua nas áreas de Engenharia de Materiais e Metalurgia, com ênfase em cerâmicos, e colabora em projetos envolvendo materiais poliméricos.

Currículo Resumido de Ana Cristina Figueiredo de Melo Costa

Possui graduação em Engenharia de Materiais pela Universidade Federal da Paraíba (UFPB), mestrado em Engenharia Química (UFPB) e doutorado em Ciência dos Materiais pela UFSCar (2002). É Professora Titular em Engenharia de Materiais desde 2018, atuando na área de síntese química e caracterização de materiais. Linhas de pesquisa: materiais avançados, aplicações em eletroeletrônica, nanotecnologia, biomateriais e materiais biocompatíveis, materiais ópticos e magnéticos, nanocompósitos, marcadores biológicos e reaproveitamento de resíduos sólidos. Atualmente, é Bolsista de Produtividade em Pesquisa do CNPq (nível 1D) e coordenadora do Laboratório de Síntese de Materiais Cerâmicos (LabSMaC). É mentora da startup CombustNano e atua na formação de recursos humanos por meio de programas como PIBIC/CNPq, PIBIT/CNPq e PIVIC/UFG, além de colaborar com o Programa de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de Materiais (PPG-CEMAT/UFCG).