UTILIZAÇÃO DO SOLVENTE ACETATO DE ETILA NA PRODUÇÃO DE TINTAS

...

AcOEt. Consiste na reação reversível entre o etanol e o ácido acético na presença de catalisador ácido, havendo eliminação de água havendo eliminação de água e a regeneração do catalisador (Figura 1).

Figura 1: Esterificação de Fischer

Além disso, segundo Carey e Sundberg (2007), “a esterificação pode ocorrer na ausência de catalisador, entretanto devido aos ácidos carboxílicos serem ácidos fracos, a reação é extremamente lenta, sendo necessários dias para que se alcance uma situação de equilíbrio. Portanto, a utilização de catalisador ácido na reação de esterificação é essencial para a ativação do ácido carboxílico envolvido, devido a função doadora de próton que o catalisador exerce. Desta forma, na síntese do AcOEt, a protonação do oxigênio da carbonila do ácido aumenta a reatividade do ácido acético, pois acentua o caráter eletrodeficiente do carbono sp2, facilitando, assim, o ataque nucleofílico do etanol, originando um intermediário tetraédrico. Em seguida, ocorre à saída de H2O devido à transferência de um próton do nucleófilo para uma das hidroxilas, originando um segundo intermediário tetraédrico, e a regeneração do catalisador ácido”. Como ilustrado na figura 2.

Figura 2: Síntese do acetato de etila

Adicionalmente, de acordo com Barcza (2012), “o processo de esterificação pode ocorrer de modo contínuo ou em batelada. O processo em batelada também conhecido como processo por lotes (intermitente), ocorre em curtos ciclos de produção do éster. Já no processo contínuo, as interrupções são mínimas na programação de produção. A grande maioria dos produtores utilizam o processo contínuo”.

As vantagens da produção de AcOEt utilizando o processo de esterificação são, principalmente, o baixo custo em relação a outros processos de obtenção, maior rendimento e o fato desta tecnologia ser de domínio público. Já as desvantagens são a corrosão dos reatores e tanques de alimentação, necessidade de utilização de vários tanques de estoque e de alimentação e complexa purificação do produto final.

2.1.2. Reação de Tishchenko

Em 1906, o químico russo W. E. Tischtschenko, de acordo com Törmakangas (2001), descreveu “a conversão de dois equivalentes de aldeído em um éster monofuncional, na presença dos catalisadores alcoolato de alumínio e de magnésio. Além disso, que benzaldeídos e aldeídos enolizáveis, que possuíam hidrogênios α, geravam ésteres monofuncionais sem a formação de qualquer produto resultante de condensação aldólica”.

A Reação de Tishchenko é utilizada na síntese industrial do AcOEt, a partir da condensação de dois equivalentes de acetaldeído, na presença do ácido de Lewis trietóxido de alumínio, como catalisador, conforme a figura 3.

Figura 3: Reação de Tishchenko

Ainda segundo Törmakangas (2001), “o mecanismo da reação de Tishchenko ocorre em 3 etapas. Primeiro, o orbital vazio do átomo de alumínio reage com o oxigênio da carbonila do acetaldeído gerando um alcóxido, que é atacado por outra molécula de acetaldeído gerando outro alcóxido. Posteriormente, ocorre um rearranjo intramolecular1,3 de hidreto”.Conforme ilustrado na figura 4.

Figura 4: Mecanismo de reação de Tishchenko.

A principal vantagem deste processo é a utilização de apenas uma matéria-prima, e que não é corrosiva.3 Porém, o acetaldeído além de ser de difícil manuseio por ser tóxico, não está disponível fora da área industrial. O rendimento da produção de AcOEt por este método é em média de 61%.5 Países como Alemanha e Japão produzem AcOEt, principalmente, por este método, por não disporem de etanol a custo competitivo e por produzirem o acetaldeído a partir de acetileno.

2.1.3. Adição direta de ácido acético ao etileno

A síntese do AcOEt através da adição direta de ácido acético ao etileno utiliza argila (por ex. bentonita e montmorilonita) ou heteropoliácido como catalisadores, conforme a figura 5.

Figura 5: Adição direta de ácido acético ao etileno.

Yamamoto e colaboradores descreveram a utilização do heteropoliácido em suporte de suporte de SiO2 como um catalisador ativo e seletivo pela indústria japonesa ShowaDenko, no processo de adição direta de ácido acético ao etileno, no que baseia-se na reação de fase vapor entre o etileno e ácido acético, na presença de um heteropoliácido.

Realizada uma avaliação técnica e econômica do processo de adição direta, os custos de investimento e produção de AcOEt são mais elevados quando comparados à esterificação clássica entre etanol e ácido acético. Pode-se concluir que este processo pode ser competitivo apenas em regiões onde o etileno está disponível e o custo da produção ou da importação do etanol é alto.

2.1.4. Desidrogenação de etanol

Segundo Mello Junior (2010), “a empresa inglesa DavyProcess Technology desenvolveu e licenciou um processo de produção do AcOEt baseado na desidrogenação do etanol utilizando o sistema Cu/Cr2O3 como catalisador”, ilustrado na figura 6.

Figura 6: Desidrogenação do etanol.

Por este processo, o etanol é inicialmente seco e, então, desidrogenado a acetaldeído, que, em seguida, transforma-se em AcOEt bruto. Este é hidrogenado seletivamente para remoção de subprodutos que não podem ser separados por destilação. Posteriormente, um refinamento é realizado e o azeótropo AcOEt-EtOH é fracionado para fornecer AcOEt com elevado grau de pureza (99,5%). O etanol que não reagiu no processo é reciclado para uma unidade de desidratação retornando, assim, ao processo de produção, conforme a figura 7.

Figura 7:Processo de desidrogenação do etanol.

2.2. Aplicações

Segundo Dutia(2004), “o AcOEt possui diversas aplicações na indústria química, sendo utilizado principalmente como solvente de tintas, diluentes, revestimentos, adesivos, esmaltes e produtos farmacêuticos.Este solvente é menos tóxico que alguns solventes carbonilados como acetona, metiletilcetona e metilisobutilcetona e solventes aromáticos. Por isso, o AcOEt vem substituindo estes solventes, principalmente na