BRPI0711068A2 - método para transesterificação de ésteres - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA TRANSESTERIFICAçãO DE éSTERES.A invenção refere-se a um método para transesterificação de pelo menos um componente que compreende pelo menos um grupo éster com pelo menos um componente que compreende pelo menos um grupo hidroxila, em que a lama vermelha produzida no processo Bayer usado para produzir alumínio é adicionada ao método como um componente promotor de reação. A invenção também refere-se ao uso de sais de ácidos carboxílicos produzidos durante o método de transesterificação como agentes para tratamento de plantas e como detergentes em agentes de limpeza e lavagem. A invenção também refere-se ao uso de lama vermelha desalcalinizada obtida por meio do método de acordo com a invenção como um componente que contribui com ferro de um fertilizante de ferro que pode ser usado em particular na agricultura e ao qual pedra calcária também pode ser adicionada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA TRANSESTERIFICAÇÃO DE ESTERES".

Campo Técnico

A presente invenção refere-se a um método para a transesterifi-cação de pelo menos um componente que inclui pelo menos um grupo éstercom pelo menos um componente que inclui pelo menos um grupo hidroxila.Técnica Anterior

Na produção de alumínio de acordo com o processo Bayer,AI2O3 é liberado de bauxita finamente moída com o auxílio de lixívia de sodacáustica. Após semear com núcleos de cristalização, AI(OH)3 puro (gibsita) éprecipitado da solução de aluminato de sódio obtida, a partir da qual alumí-nio metálico eletrolítico é obtido após etapas de processamento adicionais.Permanece uma mistura, a qual quimicamente é considerada como sendocomposta principalmente de óxidos ou hidróxidos férricos, respectivamente,óxidos de titânio, resíduos de alumina, areia de quartzo, óxido de cálcio, oxi-do de sódio e lixívia de soda cáustica residual. Devido a sua cor vermelhacausada pelo óxido férrico, este resíduo é designado como "lama vermelha".

De acordo com a qualidade da bauxita utilizada, 1 a 1,5 toneladade lama vermelha é originada como resultado inevitável para cada toneladaproduzida de alumínio. A quantidade que originada com isso a cada ano éde vários milhões de toneladas e representa um sério problema ambiental ede áescarte junto com o resíduo de lama vermelha já presente. O principalproblema é a alta alcalinidade da lama vermelha devido ao seu conteúdo delixívia de soda cáustica com valores de pH entre 11 e 13. Além disso, íonsde alumínio que agem de forma tóxica junto com compostos de ferro repre-sentam um grande perigo para os lençóis freáticos e agravam ainda mais oarmazenamento ambientalmente compatível. Atualmente, o descarte da la-ma vermelha é realizado substancialmente por armazená-la em locais dedescarte lacrados. A lixívia de soda cáustica que vai para o solo do local dedescarte é coletada e reciclada no processo de Bayer. Entretanto, esta for-ma de armazenamento é dispendiosa e cara, já que grandes áreas de locaisde descarte e equipamentos são necessários e um alto custo surge dotransporte da lama vermelha. Adicionalmente, o custo em longo prazo quesurge pelo depósito pode ser calculado apenas de forma difícil e representaum problema econômico adicional.

Várias tentativas têm sido feitas para converter a lama vermelhaconsiderada até agora como produto residual em materiais reutilizáveis eacrescentá-la para utilização econômica. Com relação a isto, em primeirolugar, cada abordagem útil tem que focar na redução do valor alcalino dopH, mas também deve explorar o potencial contido na lama vermelha tantoquanto possível e em segundo lugar oferecer uma utilização abrangente doscomponentes obtidos. O processamento é agravado em que as partículasda lama vermelha têm um diâmetro muito pequeno em média na faixa entre0,1 μm e 1 μm gerado pelo processo de produção.

Um novo método feito por Virotec International LTD, denomina-do "Basecon™ technology", obtém uma redução do valor do pH para cercade 9 pela conversão da lama vermelha com água do mar, e assim abre vá-rias possibilidades de aplicação para a lama vermelha desalcalinizada talcomo o emprego como agente floculante ou como agente de tratamento pa-ra efluentes ácidos ou solos ácidos, respectivamente.

O fato de que o uso de cerca de 1 milhão de toneladas por anodentro do escopo deste método corresponde a menos do que 2% da produ-ção anual e por isso não é adequado para lidar com a quantidade de lamavermelha que cresce anualmente, e especialmente não apresenta nenhumasolução para o resíduo de lama vermelha já depositado, deve ser conside-rado como desvantajoso neste método. Além disso, deve ser consideradoque o amplo uso dos vários materiais reutilizáveis contidos na lama verme-lha não ocorre, e desta forma, o potencial econômico e ecológico presentenão é explorado.

Portanto o objetivo da presente invenção é fornecer um método,o qual permite a utilização do material já depositado assim como da lamavermelha que surge anualmente de forma tão ampla quanto possível.

Apresentação da Invenção

O objeto é solucionado de acordo com a invenção por um méto-do para transesterificação de um éster com um álcool usando lama verme-lha como componente promotor da reação, incluindo as características dareivindicação 1.

Avanços vantajosos com desenvolvimentos convenientes e nãotriviais adicionais da invenção são descritos nas reivindicações mais adiante.

De acordo com a invenção, lama vermelha é empregada comoum componente promotor de reação em um método para transesterificaçãode um ou mais compostos incluindo pelo menos um grupo de éster com umou mais compostos que incluem pelo menos um grupo hidroxila. Tal métodooferece muitas vantagens diferentes. Além da grande quantidade de lixíviade soda cáustica, a lama vermelha também contém vários óxidos e hidróxi-dos de metal e assim serve como um componente de reação altamente bá-sico e cataliticamente ativo que transforma os compostos alcoólicos em al-coolatos e permite a reação de transesterificação. Além dessa alcoólise deéster básica, ao mesmo tempo, a hidrolise de éster básica também ocorre àágua residual ligada à lama vermelha, na qual os componentes que contêmgrupos éster são clivados nos ácidos carboxílicos e alcoóis corresponden-tes. Nesta reação, íons hidróxido são consumidos tal que o valor de pH dalama vermelha diminui. O consumo de componentes alcalinos no decorrerda reação apresentaria uma clara desvantagem sob condições normais, jáque os componentes alcalinos têm que ser trocados constantemente ou are-utilização do catalisador teria que ser abandonada. Entretanto, no métodode acordo com a invenção, estes fatos são utilizados de forma vantajosa, jáque a lama vermelha é disponível em quantidade virtualmente ilimitada e oscomponentes alcalinos contidos na lama vermelha não constituem fatoresde custo, mas pelo contrário, a essência do problema e devem ser consumi-dos na maior quantidade possível. O método de acordo com a invenção,portanto fornece em uma etapa produtos de transesterificação, compostosalcoólicos livres, sais dos ácidos carboxílicos livres e lama vermelha desal-calinizada os quais geralmente podem ser separados uns dos outros deforma muito simples. Dessa maneira, o método de acordo com a invençãopermite uma utilização abrangente do material da lama vermelha obtendo-sevários materiais reutilizáveis, em que tanto a lama vermelha já existente co-mo a recentemente produzida podem ser empregadas sem problemas e po-dem ser utilizadas em grandes quantidades.

Em um avanço vantajoso da invenção, o método inclui as se-guintes etapas: a) misturar o componente que inclui pelo menos um grupoéster, o componente que inclui pelo menos um grupo hidroxila e a lamavermelha, b) aquecer e/ou misturar a mistura produzida pela duração de umintervalo de tempo predeterminado, e c) separar pelo menos uma primeirafase líquida de pelo menos uma segunda fase líquida, em que a fase líquidainclui pelo menos um éster alquílico de ácido carboxílico e a segunda faseinclui pelo menos lama vermelha desalcalinizada. Em vários casos, transes-terificações já são iniciadas pela mistura dos reagentes. Entretanto, freqüen-temente, estas reações prosseguem lentamente tal que aquecer a misturade reação se torna necessário. Portanto, o componente que inclui um grupode éster, o componente alcoólico e a lama vermelha são misturados e sub-seqüentemente aquecidos com agitação por um tempo determinado. Destamaneira, a energia de ativação necessária pode ser fornecida à reação e &conversão dos reagentes de forma tão rápida e completa quanto possívelpode ser obtida com grande neutralização da lama vermelha. Após o térmi-no da reação, os produtos individuais da reação se separam em pelo menosduas fases diferentes e podem ser separados uns dos outros. Com relaçãoa isto, uma primeira fase líquida contém pelo menos um éster de ácido car-boxílico como um produto da transesterificação. A lama vermelha desalcali-nizada decanta na maioria dos casos sem problema dentro de curto tempo eforma uma fase sólida, na qual sais dos ácidos carboxílicos livres tambémpodem estar presentes. De acordo com o reagente e com a composição doproduto e seqüência de reação, a lama vermelha também pode estar pre-sente como um a suspensão polimorfa coloidal devido ao seu pequeno ta-manho de partícula ao invés de um precipitado sólido, mas que tem um cla-ro limite entre as fases e é identificável simplesmente por sua intensa colo-ração vermelha.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, o componente que inclui pelo menos um grupo de éster é um óleo ve-getal. Óleos vegetais consistem predominantemente em mono-, di- e triglice-rídeos, e são disponíveis em todo o mundo em unia grande variedade e emgrandes quantidades. Apesar de vários outros óleos vegetais concebíveis,especialmente os óleos de palma, óleos de soja, ou óleos de canola sãoadequados como um reagente para o método de acordo com a invenção, jáque eles são considerados economicamente por representarem reagentesbaratos e disponíveis globalmente, e são estimados como amplamente nãoproblemáticos sob aspectos ambientais devido à sua degradabilidade bioló-gica. A agência Federal de Meio Ambiente da Alemanha, German FederalEnvironmental Agency, por exemplo, categoriza óleos vegetais presentes naágua como classificação de risco 1 e assim como apenas levemente preju-diciais para a água. Já que dentro do escopo do método de acordo com apresente invenção, não é necessário empregar óleos altamente puros, pelouso de óleos vegetais grosseiramente prensados e contaminados, um custoadicional pode ser economizado. Desta maneira, mesmo produtos residuaisda indústria de óleos vegetais podem ser fornecidos para utilização vantajo-sa e também serem usados para obter material reutilizável. Além disso, ó-leos vegetais têm uma certa porção de ácidos graxos livres, com os quaisuma parte dos componentes alcalinos da lama vermelha podem ser neutra-lizados. Com relação a isto, os sais correspondentes dos ácidos graxos seformam, os quais no final são sabões. De acordo com a invenção, eles po-dem ser separados como um material reutilizável adicional e podem ser u-sados para várias finalidades. Um material reutilizável também que pode serformar durante este método é glicerina, que é liberada pela hidrólise básicade ésteres dos glicerídeos contidos no óleo vegetal. Por exemplo, a glicerinaé usada na indústria farmacêutica e de cosméticos como um material brutoou básico valioso e pode ser obtida em grande quantidade pelo método deacordo com a invenção. Todos os subprodutos principais da reação podemser ainda usados como reagentes do método de acordo com a invenção noemprego de óleos vegetais e representam materiais reutilizáveis.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, o componente da transesterifi8cação que inclui pelo menos um grupohidroxila inclui ou mais alcoóis do grupo do metanol, etanol, propanol, e bu-tanol. Combinado com o uso de óleo vegetal como'o grupo que inclui gruposéster, ésteres alquílicos de ácido graxo podem ser obtidos de uma formaparticularmente simples, os quais representam o combustível mais compatí-vel com o meio ambiente atualmente para veículos a diesel, conhecido co-mo biodiesel. As vantagens do produto biodiesel são conhecidas dos versa-dos na técnica. O biodiesel tem valores de emissão de gases apreciavel-mente menores do que o combustível fóssil, é praticamente livre de enxofre,atóxico, CO2 neutro e biodegradável. Adicionalmente, a emissão do carbononegro de um automóvel abastecido com biodiesel é reduzida pela metade.

Uma seqüência de reação simples e econômica é obtida no mé-todo de acordo com a invenção na qual o próprio componente que inclui ogrupo éster ou o componente que inclui o grupo hidroxila funciona como umsolvente e é usado para dissolver ou suspender os componentes remanes-centes, respectivamente.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, na primeira etapa do método a), primeiro a lama vermelha é suspensano componente que inclui o grupo hidroxila, e subseqüentemente o compo-nente incluindo grupo éster é misturado a ela. Por meio disto, o espessa-mento da lama vermelha pode ser evitado e uma mistura tão homogêneaquanto possível pode ser produzida, o que é a condição básica para umarápida conversão dos reagentes.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a invenção, a tempe-ratura de pelo menos um componente é ajustada para um valor de tempera-tura predeterminado antes da mistura deste. Por meio disso, foi mostradoser vantajoso pré-aquecer especialmente o componente que inclui o grupoéster antes da mistura deste. Por exemplo, isso pode ser realizado pelo usode um tubo trocador de calor e representa por um lado um método simplespara ativar a reação e por outro lado, devolver energia térmica que surgedurante o método no processo em energia de forma econômica.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a invenção, a misturade reação é aquecida para cerca de 60 0C pelo período de uma hora prefe-rivelmente com agitação na etapa b). Na maioria dos casos, dessa forma,um denominador comum ótimo entre economia, duração da reação e maxi-mização do rendimento é obtido.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, após a etapa a) e particularmente durante a etapa b), um quarto com-ponente é coletado, o qual inclui pelo menos um componente gasoso emtemperatura ambiente e pressão normal. Compostos gasosos coletados naetapa b) podem ser ainda utilizados vantajosamente de múltiplas formas.

Assim, um uso possível é na utilização térmica de gases de reação e na re-ciclagem da energia térmica obtida a partir disso no processo, por exemplo,para pré-aquecer os reagentes ou para aquecer a mistura de reação.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, após a etapa b), um quinto e sexto componentes são separados damistura em uma etapa adicional d), em que o quinto componente inclui pelomenos um composto do grupo dé monoálcoois Ci a C4 e o sexto componen-te inclui pelo menos água. Dependendo dos reagentes empregados e daseqüência de processo selecionada, foi mostrado ser vantajoso remover osálcoois, formados ou não-reagidos, respectivamente, ou aqueles emprega-dos como um sclvente da mistura de reação após realização da reação. As-sim, preferivelmehte, a água residual presente também é removida. Destamaneira, por um lado, a recuperação de materiais reutilizáveis pode ser ob-tida, e por outro lado, a separação subseqüente das pelo menos duas fasesa ser realizada na etapa c) pode ser facilitada e acelerada.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, a etapa adicional d) inclui uma variação das condições de temperaturae/ou de pressão. Com relação a isto, aquecer a mistura reacional acima doponto de ebulição dos compostos a serem removidos com subseqüente des-tilação do quinto e sexto componentes representa uma possibilidade sim-ples. Por exemplo, se apenas os alcoóis metanol ou etanol tiverem que serremovidos junto com água residual, o aumento da temperatura da misturareacional para cerca de 98°C sob condições normais de pressão é suficien-te.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção a variação das condições de temperatura incltii a regulação do valor detemperatura para cerca de 80 °C, e a variação das condições de pressãoinclui a regulação do valor de pressão para um valor grandemente reduzidocom relação à pressão normal, especialmente abaixo de 250 hPa. Estasvariações das condições de temperatura e pressão resultam em aceleraçãoapreciável do processo de destilação. Estas variações são vantajosas espe-cialmente se o quinto componente também incluir alcoóis de cadeia longatais como propanol ou butanol, já que eles têm pontos de ebulição de 97 0Ce 118 °C, respectivamente. Entretanto, as variações não são restritas à apli-cação a estes compostos e também são concebíveis para remover água,metanol ou etanol. A variação das condições de pressão pode preferivel-mente ser obtida com o auxílio de bombas de diafragma usuais. Os valoresde parâmetro adequados, por exemplo, para destilar uma mistura^etanol-água são uma temperatura de cerca de 80 0C e uma pressão abaixo de 250hPa.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, o método inclui uma etapa adicional e) após a etapa d), na qual o quin-to e sexto componentes coletivamente separados na etapa d) são separa-dos. Por exemplo, se na etapa d) uma mistura etanol-água for separada co-letivamente, se manifestou vantajoso separar novamente a mistura etanol-água no sentido de uma utilização de material bruto em longo prazo nosseus componentes individuais e usar o álcool por exemplo, para a execuçãode outro método. Entretanto, a aplicação da etapa e) a todas as misturasseparáveis tais como por exemplo, metanol-água ou propanol-água tambémé concebível.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, a etapa e) inclui pelo menos um processo para separar misturas homo-gêneas, especialmente um processo de destilação extrativa. Já que o álcoole água freqüentemente formam misturas homogêneas, azeotrópicas, asquais não podem ser completamente separadas por um processo de purifi-cação simples, para este caso, o uso de um processo de separação ade-quado é fornecido. Com relação a isto, além de processos de destilação ex-trativos, todos os outros processos de separação tais como, por exemplo,processos de separação com membrana, também são úteis. No processode destilação extrativa, um terceiro composto é misturado com a misturaazeótropica binária em ebulição como um agente separador, por meio dissoproduzindo uma mistura ternária. Idealmente, a glicerina serve como umagente separador, a qual representa um produto da reação no uso de óleosvegetais como um produto de transesterificação, por exemplo, e, portanto édisponível em grande quantidade. Entretanto, compostos adequados adicio-nais tal como óleo de parafina ou etano diol também são considerados co-mo agentes separadores.

Outro avanço vantajoso da invenção resulta se a etapa c) incluirpelo menos um processo de destilação e/ou filtração e/ou sedimentaçãoe/ou decantação. A separação da primeira fase líquida da segunda fase lí-quida que contém a lama vermelha por uma etapa de decantação exploravantajosamente os diferentes valores de gravidade específica dos produtosde reação individuais. Dessa forma, os componentes individuais da misturareacional podem ser separados quantitativamente uns dos outros de formasimples e econômica. Para separar-a misturados processos de sedimenta-ção de filtração também são adequados. Separar com o auxílio de proces-sosde destilação também é concebível a fim de separar de forma vantajosacomponentes voláteis de não-voláteis especialmente a lama vermelha.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, pelo menos um processo de sedimentação inclui a separação de sedi-mentos da lama vermelha.

Outro avanço vantajoso do método de acordo com a invenção inclui pelomenos um processo de filtração, em que a etapa de filtração é efetuada pormeio de sedimentos de lama vermelha. Pela execução de sedimentação efiltração em série, os sedimentos da lama vermelha obtidos na primeira eta-pa de sedimentação pode constituir vantajosamente o componente filtranteativo na etapa de filtração seguinte. Devido ao pequeno tamanho de partícu-la da lama vermelha, dessa forma, obtém-se um elemento filtrante extre-mamente poderoso com alta ação de retenção para componentes sólidos deforma particularmente simples e econômica. Ao invés de uma etapa de se-dimentação, também é concebível primeiro filtrar a lama vermelha com um elemento filtrante grosseiro, e usá-la como um elemento filtrante em etapasde filtração adicionais.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, pelo menos um processo de filtração inclui uma etapa de filtração pormeio de um filtro a vácuo. Já que, em tal caso, não é necessário realizaruma etapa de sedimentação adicional antes da filtração, dessa forma, apre-ciável economia de tempo e redução de custo associados a isso devido àmaior produtividade do resultado da mistura reacional.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, o filtro a vácuo é formado em múltiplos estágios. Devido ao pequeno tamanho de partícula-da lama vermelha, se manifestou vantajoso usar umfiltro de múltiplos estágios para evitar a oclusão de um elemento filtrante.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, pelo menos parte da torta de filtro produzida pela etapa de filtração éutilizada termicamente e especialmente sofre combustão. O componente principal da torta de filtro-consiste em lama vermelha, a qual se liga a váriosprodutos de reação combustíveis devido à sua grande área de superfície. Sefor úsado óleo vegetal, por exemplo, como componente do método incluindoum grupo de éster, dessa forma, a torta de filtro da lama vermelha contémglicerina, sabões e ésteres de ácido carboxílico como componentes combus- tíveis além de resíduos do componente alcoólico após o termino da reação.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, plástico e/ou madeira e/ou resíduos biológicos são misturados com atorta de filtro antes da utilização térmica. Além da mistura de produtos deresíduos combustíveis tais como plástico, madeira ou resíduo biológico, a mistura de palha, polpa ou resíduo orgânico combustível também é concebí-vel. Esta etapa poderia abrir a possibilidade de tornar disponível materialcategorizado como residual para um uso adicional vantajoso.Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, a energia térmica que surge na utilização térmica é devolvido para pelomenos uma das etapas do método a) a c) e/ou opcionalmente d) e/ou e). Aenergia térmica pode, por exemplo, servir para pré-aquecer um reagente dareação antes da mistura deste, para aquecer a mistura reacional para o va-lor de temperatura predeterminado ou para executar uma etapa de separa-ção após a reação, especialmente uma etapa de destilação. Alternativamen-te, a utilização da energia térmica para geração de corrente também é con-cebível.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, o método inclui uma etapa adicional f) após a etapa c), á qual inclui aseparação de pelo menos um componente incluindo pelo menos glicerina.Por exemplo, se for usado óleos vegetais como componente que inclui gru-po éster como um reagente da reação na etapa a) do método, obtém-sedessa forma glicerina como um produto de reação de transesterificaçãodentre outras coisas. Já que a glicerina em si é um importante material reuti-lizável e pode então ser usada adicionalmente de múltiplas formas, portanto,é vantajosamente separada da mistura remanescente na etapa f).

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, o método inclui uma etapa adicional g) após a etapa f), na qual o pelomenos um componente que inclui pelo menos glicerina é separada em pelomerios dois graus de qualidade. Isto é vantajoso especialmente se a gliceri-na separada não tiver a pureza necessária para uso direto adicional. Portan-to, pela etapa g), é garantido que as necessidades dos respectivos propósi-tos de uso adicional são correspondentemente considerados no processo deprocessamento.

Em outro avanço vantajoso do método de acordo com a inven-ção, o método inclui uma etapa adicional h) após a etapa c), a qual inclui aseparação de pelo menos um sal de pelo menos um ácido carboxílico quecontém íons de sódio de pelo uma fase separada. Se sais de ácidos carbo-xílicos que contêm íons de sódio que surgem da transesterificação por hidró-lise de éster básica, é vantajosamente fornecida para separar estes com-postos também apresentando materiais reutilizáveis na etapa do métodoadicional h). Se por exemplo, óleo vegetal for empregado como o compo-nente do método que inclui o grupo éster, os sais'de ácido carboxílico assimobtidos representam os sais de ácidos graxos devem ser referidos destaforma como sabões.

Outra vantagem do método de acordo com a invenção é quemateriais reutilizáveis podem ser obtidos a partir de produtos consideradoscomo resíduos ate o momento, e até mesmo os subprodutos que de formamdurante a reação, os quais normalmente são indesejados, se apresentamcomo materiais reutilizáveis. Estes materiais reutilizáveis adicionais podemser empregados de forma particularmente vantajosa para vários propósitos de uso.

Outro avanço vantajoso da invenção inclui o uso do sal de pelomenos um ácido carboxílico separado na etapa h) e que contém pelo menosíons de sódio, como um agente para tratamento de planta, especialmente nocaso de infestação por pragas. O uso deste sal de ácido carboxílico comoum pesticida é vantajoso não apenas economicamente, já que ele permite autilização de um produto de reação do método de acordo com a invenção,mas também ecologicamente, já que os sais de ácido carboxílico são biode-gradáveis e assim amplamente inofensivos sob-aspectos ambientais.

Em outro avanço vantajoso da invenção, o sal de pelo menosum ácido carboxílico contendo íons de sódio e usado como agente de tra-tamento de planta com pelo menos um solvente, especialmente água. Pormeio disso, a concentração alvo desejada pode ser ajustada simplesmentee dependendo da situação sem restrição da ação ou da compatibilidade bio-lógica. Dessa forma, o sal de ácido carboxílico pode ser facilmente aplicadoao material de planta a ser tratado como uma solução aquosa com o auxiliode aparatos agrícolas usuais.

Outro avanço vantajoso da invenção inclui o uso do sal de pelomenos um ácido carboxílico que contém pelo menos íons de sódio e sepa-rado na etapa h) como um detergente, especialmente em agentes de limpe-za e/ou lavagem. O uso do sal de ácido carboxílico como um detergente évantajosamente favorecido pelo caráter de sabão desta classe de compos-tos e permite a utilização econômica vantajosa de um produto do método deacordo com a invenção.

A lama vermelha desalcalinizada que surge pelo método tem emsi uma grande amplitude de possíveis finalidades de uso.

Outro avanço vantajoso da invenção inclui o uso da lama verme-lha separada, desalcalinizada como componente que contribui com o ferrode um fertilizante de ferro particularmente utilizável na agricultura, já que oferro promove a formação de clorofila e assim o crescimento especialmenteem madeiras e gramados. Assim, a lama vermelha pode ser usada na suaforma neutra ou pode ser ajustada especificamente para um valor de pHlevemente básico de acordo com o propósito do emprego. Isto é vantajosoparticularmente com relação ao aumento da chuva ácida, já que a regulaçãodo valor de pH natural do solo é obtida.

Outro avanço vantajoso da invenção proporciona que o fertili-zante de ferro inclui adicionalmente pelo menos pedra calcária. A misturaadicional de pedra calcária vantajosamente é responsável pelas necessida-des do cultivo de plantas agrícolas e combina várias características promo-toras de crescimento de plantas em um produto, já que o suprimento de cal-cário regulado representa a^base de cada fertilização. Adicionalmente, ocalcário misturado proporciona regulação do valor de pH do fertilizante deferro.

Vantagens, características e detalhes adicionais da invençãoaparecem pela forma das seguintes descrições de várias modalidades.

Exemplo 1:

Para neutralização da lama vermelha alcalina tão completa quanto possívelcom extração simultânea do máximo possível de materiais reutilizáveis, emuma primeira modalidade, 400 mL de óleo de canola como componente queinclui grupos de éster, 100 mL de etanol (96%) como componente que incluigrupos hidroxila e 400 g de lama vermelha como componente promotor dareação, são empregados para o método de transesterificação.

Primeiro, em temperatura ambiente, o etanol e a lama vermelhasão homogeneizados em um frasco de reação. A mistura homogeneizada émisturada com óleo de canola e aquecida para 60°C com agitação. O inícioda reação freqüentemente é notável pelo desenvolvimento de compostosgasosos. Após um tempo de reação de cerca de uma hora, a temperatura éaumentada para cerca de 100°C até a ebulição da mistura a fim de removero etanol e a água em excesso da mistura reacional. A mistura reacional des-tilada de etanol-água é coletada e pode ser separada nos seus componen-tes individuais por métodos usuais aos versados na técnica. A mistura deprodutos restante é primeiramente filtrada grosseiramente através de filtrode fibra de vidro. A própria torta de filtro contendo principalmente lama ver-melha é subseqüentemente usada como um corpo filtrante e tem um exce-lente poder filtrante devido ao pequeno tamanho de partícula. O filtrado éfiltrado mais duas vezes com o auxílio do filtro de lama vermelha até quenenhuma coloração vermelha seja reconhecível no filtrado. O filtrado turvoagora tem um valor de pH neutro e é transferido para um funil de separação.Dentro de cerca de 30 minutos a 2 horas, a separação da mistura em trêsfases é efetuada, as quais são separadas umas das outras de forma sim-ples por decantação. A seguir, a primeira fase separada com uma gravidadeespecífica de 1,22 g/cm2 contém glicerina como material reutilizável, a se-gunda fase consiste em uma suspensão de vários sais de ácidos graxos, e aterceira fase contém éster etílico de óleo de canola com uma gravidade es-pecífica de 0,87 g/cm3 utilizável como um biodiesel.Exemplo 2: .

Em um pré-misturador conhecido per se com um volume de 1m3, 0,5 t de lama vermelha com uma porção de água de cerca de 30% (p/pcorrespondendo a ca. 150 L) e 500 L de metanol (ca. 90%) são agitados. Aoinvés de metanol, alternativamente, etanol, outro álcool ou uma mistura dediferentes alcoóis também podem ser usados. Subseqüentemente, a misturade etanol/água é extraída. O conteúdo de água na lama vermelha diminuipor meio disso para ca. 10% (p/p), melhorando apreciavelmente o proces-samento adicional da massa de lama vermelha. A mistura de álcool/águaaltamente alcalina é separada em álcool 96% e água por extração líquida avácuo. A água altamente alcalina é subseqüentemente empregada em umaparelho de lavagem a gás após um gerador de vapor.

Em um segundo processo de trabalho, subseqüentemente, obioálcool com etanol 96% é adicionado em uma quantidade de 250L quecorresponde a duas vezes e meia a quantidade necessária para a transeste-rificação e agitado por alguns minutos. Subseqüentemente, a massa líquidaé bombeada para um reator de transesterificação com ca. 1,5 m3 de volumee óleo de canola não filtrado da prensa é alimentado em um volume de ca. 1m3. O óleo de cànola é pré-aquecido anteriormente para 60 a 70 °C, o que épreferivelmente realizado com o auxílio de recuperação por calor a partir deum ou mais dos seguintes estágios de reação.

A mistura é subseqüentemente aquecida para temperaturasmaiores do que 50 °C, vantajosamente para pelo menos 60 °C, com agita-ção e mantida nesta temperatura por cerca de uma hora. Pelo controle dovalor de pH da solução, o término do processo pode ser determinado deforma simples, e opcionalmente óleo vegetal adicional ou mistura de álco-ol/lama vermelha adicional, respectivamente, pode ser alimentado posteri-ormente,.a fim de se obter uma conversão quase completa.

Subseqüentemente, a temperatura é aumentada para ca. 80 0Ce a mistura de água e álcool residual remanescente não consumida na tran-sesterificação é sugada com pressão reduzida a ca. 250 hPa. Para reduçãoda pressão, por exemplo, uma bomba de vácuo de diafragma pode ser usa-da. Subseqüentemente, a separação em água e álcool é efetuada novamen-te através de um estágio de extração de líquido. O álcool é reciclado, a águaé neutralizada e pode ser utilizada como uma de serviço normal.

A mistura de éster/glicerina/sabão restante é bombeada atravésde vários filtros de sedimento, filtrada e então bombeada em um decanta-dor, em que a separação em 3 fases ocorre rapidamente devido a diferen-ças de gravidade específica, as quais podem ser bombeada separadamentee usadas como produtos individuais. O sedimento de lama vermelha neutrolivre de álcalis contém comparativamente mais solução residual de combus-tível e é utilizado termicamente, opcionalmente com a adição de resíduo demadeira ou semelhantes. O resíduo mineral restante após a oxidação podeser utilizado como um fertilizante de ferro ou ser clivado adicionalmente emmagnetita e um componente de adição de cimento e utilizado separadamen-te.

Exemplo 3:

A lama vermelha de um local de descarte com um conteúdo deágua entre 24 e 27 % (p/p) é primeiro aquecida para ca. 60 0C em um reatora vácuo com um vácuo grosso de cerca de 100 mbar (104 Pa) com calor re-sidual de um estágio de combustão posterior, por meio disto extraindo águapor destilação a vácuo e extraindo assim a maior parte da água. Após ca. 30min, apenas um pequeno percentual de água está contido. A lama vermelhaseca é então sugada para um reator adicional.

Na próxima etapa, o metanol é adicionado em uma proporção de metanol:lama vermelha de cerca de 1:2 (v/p) e a mistura é intensamente misturada afim de levar o metanol para todas asvsuperfícies dos grãos minerais e pro-mover a formação de metanolato de sódio pela reação com o NaOH quimio-absorvido às superfícies. Com relação a isto, a temperatura da reação é deaproximadamente entre 40 e 50°C, a duração da reação é de geralmenteentre 10 e 15 min.

Subseqüentemente, óleo vegetal pré-aquecido para uma tempe-ratura entre 50 e 70 0C preferivelmente com calor residual do processo, porexemplo, óleo de canola, soja ou palma, é adicionado ao reator em umaproporção entre 1:1 e 1:2 (v/p) baseado na lama vermelha. A temperaturada mistura é mantida a 60 a 65°C e a reação é realizada por cerca de 30min, em que tempos de reação mais curtos geralmente não são plausíveisdevido à área de superfície extremamente grande da lama vermelha. Duran-te a reação, a mistura é intensamente misturada. Com isso vários processosocorrem:

A reação principal é na transesterificação do óleo vegetal com aformação de ésteres de metila dos ácidos graxos livres ou ácidos graxosliberados do óleo vegetal, respectivamente. As reações secundárias incluemsubstancialmente reações de saponificação entre lixívia de soda cáustica eos ácidos graxos livres formados por clivagem de éster ou já contidos noóleo vegetal com formação de sabão e glicerina na presença de água, a hi-drólise de proteínas, fosfolipídios, dentre outras* coisas pela solução alta-mente alcalina no começo do processo, assim como a neutralização da lixí-via de soda cáustica ou do carbonato de sódio, respectivamente, com a for-mação de sais de sódio dos ácidos graxos.

Após o término da transesterificação, um solvente não-polar -por exemplo, hexano - é bombeado a partir de um reservatório para dentrodo reator em uma quantidade correspondente ao óleo vegetal. Subseqüen-temente, todos os componentes não-polares ou predominantemente não-polares, respectivamente, são extraídos com agitação intensa, os quais in-cluem principalmente óleo vegetal não-reagido assim como os ésteres demetila formados.

Na próxima etapa, o extrato é bombeado para dentro de um se-dimentador. Após um tempo de deposição de 20 a 30 min, as frações cla-ramente separadas individuais podem ser extraídas. Na porção superior,ésteres de metila e óleo vegetal podem ser encontrados, abaixo uma mistu-ra de metanol, sabão, glicerina e água, e como a última fase, finalmente umfundo que consiste substancialmente em lama vermelha neutralizada. Asfrações líquidas-são extraídas,-em; que hexano e metanol não reagido, res-pectivamente são destilados em vácuo nas unidades seguintes do reator esão subseqüentemente reciclados.

O óleo vegetal em excesso e os ésteres de metila produzidossão finalmente finamente filtrados e são disponibilizados como produtos va-liosos. Com isto, o rendimento do éster de metila é geralmente de pelo me-nos 40%. Sabão, glicerina e água podem ser convertidos em uma etapa dereação adicional, em que soda, água e hidrocarbonetos são produzidos, osquais podem ser coletados e usados adicionalmente como materiais reutili-záveis adicionais.

O fundo também é bombeado, opcionalmente extraído duas ouvárias vezes com hexano para aumentar o rendimento do combustível e de-cantado. Após uma filtração grosseira através de um filtro de tambor, a tortade filtro formada é transferida para uma prensa de pélete através de um tú-nel rosqueado (screw tunnel) por uma rosca transportadora. Na prensa depéletes, além dos péletes, adicionalmente líquido prensado também surge, oqual contém virtualmente todos os componentes das etapas anteriores. Eleé coletado e bombeado novamente periodicamente de volta para o reatorjunto com óleo vegetal novo ou recolhido anteriormente, respectivamente,para utilização completa.

Os péletes são transferidos para dentro de um forno ou geradorde vapor, otimizados para este modo de transferência de energia, respecti-vãmente, no qual os componentes orgânicos sofrem então combustão paraCO2 e água. Devido ao alto conteúdo de energia do óleo vegetal, então,grandes quantidades de energia podem ser liberadas. O vapor de água ge-rado é utilizado vantajosamente como um meio de aquecimento - por e-xemplo, para pré-aquecer o óleo vegetal - excessos potenciais podem serconvertidos em eletricidade. Adicionalmente, a energia da oxidação dos-hi-dróxidos de ferro para hematita contida na lama vermelha é liberada. A cin-za remanescente que é neutra ou pode ser ajustada para um valor de pHlevemente básico é subseqüentemente depositada ou pode ser usada comuma carga, material de construção, melhorador de solo ou fertilizante mine-ral após a redução e separação do, mineral de ferro.

Claims (32)

1. Método para transesterificação de pelo menos um componen-te que inclui pelo menos um grupo éster com pelo menos um componenteque inclui pelo menos um grupo hidroxila,caracterizado em quea lama vermelha produzida pelo processo Bayer usada para aprodução de alumínio é adicionada ao método como um componente pro-motor de reação.

2. Método de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelas seguintes etapas:a) misturar o componente que inclui pelo menos um grupo éster,o componente que inclui pelo menos um grupo hidroxila e a lama vermelha;b) aquecer e/ou misturar a mistura gerada pela duração de umintervalo de tempo predeterminado; ec) separar pelo menos uma primeira fas§ líquida de pelo menosuma segunda fase, em que a fase líquida inclui pelo menos um éster alquíli-co de ácido carboxílico e a segunda fase inclui pelo menos lama vermelhadesalcalinizada.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado em que , o componente que inclui pelo menos um grupo éster compreen-de üm óleo vegetal, especialmente óleo de canola e/ou óleo de palma e/ouóleo de soja..

4. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado em queo componente que inclui pelo menos um grupo hidroxila com-preende pelo menos um composto do grupo dos monoálcoois Ci a C4.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações ante-riores,caracterizado em quepelo menos um componente é dissolvido em um solvente e/ouele mesmo funciona como um solvente.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-5,caracterizado em quena etapa a), primeiro o componente que inclui pelo menos umgrupo hidroxila é misturado com a lama vermelha e subseqüentemente umamistura do componente que inclui pelo menos um grupo éster é efetuada.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-6,caracterizado em quea temperatura de pelo menos um dos componentes é ajustadapara um valor de temperatura predeterminado antes da mistura deste.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-7,caracterizado em quea mistura é aquecida para cerca de 60 0G na etapa b) pela dura-ção de um intervalo de tempo de cerca de 60 minutos e/ou é pelo menosparcialmente misturada.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-8,caracterizado em queapós a etapa a), especialmente durante a etapa b), um quartocomponente é coletado, o qual inclui pelo menos um componente gasosoem temperatura ambiente e pressão normal.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-9,caracterizado em queo método inclui uma etapa adicional d) após a etapa b), a qualinclui a separação coletiva de pelo menos um quinto e um sexto componen-te da mistura, em que o quinto componente inclui pelo menos um compostodo grupo dos monoálcoois Ci a C4 e o sexto componente inclui pelo menoságua.

11. Método de acordo com a reivindicação 10,caracterizado em quea etapa d) inclui pelo menos uma variação das condições detemperatura e/ou pressão.

12. Método de acordo com a reivindicação 11,caracterizado em quea variação das condições de temperatura inclui a regulação dovalor de temperatura para cerca de 98 °C.

13. Método de acordo com a reivindicação 11,caracterizado em quea variação das condições de temperatura inclui a regulação doI valor de temperatura para cerca de 80 °C, e a variação das condições depressão inclui a regulação do valor de pressão para um valor grandementediminuído com relação à pressão normal, preferivelmente abaixo de 250hPa.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10a 13,caracterizado em queo método inclui uma etapa adicional e) após a etapa d), na qualo quinto e sexto componentes coletivamente separados na etapa d) são se-parados

15. Método de acordo com a reivindicação 14,caracterizado em quea etapa e) inclui pelo menos um processo para separar misturashomogêneas, especialmente um processo de destilação extrativa.

16. Método de acordo com a reivindicação 15,caracterizado em queo processo para separar misturas homogêneas inclui um agenteseparador, especialmente glicerina e/ou óleo de parafina e/ou etano diol.

17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-16,caracterizado em quea etapa c) inclui pelo menos um processo de destilação e/oufiltração e/ou sedimentação e/ou decantação.

18. Método de acordo com a reivindicação 17,caracterizado em quepelo menos um processo de sedimentação inclui a separação desedimentos de lama vermelha.

19. Método de acordo com a reivindicação 18,caracterizado em quepelo menos um processo de filtração inclui pelo menos uma e-tapa de filtração por meio de sedimentos de lama vermelha.

20. Método de acordo com a reivindicação 17,caracterizado em quepelo menos um processo de filtração inclui uma etapa de filtra-ção por meio de um filtro de vácuo.

21. Método de acordo com a reivindicação 20,caracterizado em queo filtro de vácuo é formado em múltiplos estágios.

22. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 19a 21,caracterizado em quepelo menos uma partesde uma torta de filtro produzida pela eta-pa de filtração é utilizada termicamente, especialmente õombustada.

23. Método de acordo com a reivindicação 22,caracterizado em queplástico e/ou madeira e/ou resíduo biológico é misturado com atorta de filtro antes da utilização térmica.

24. Método de acordo com a reivindicação 22 ou 23,caracterizado em quea energia térmica que surge na utilização térmica é fornecida para pelo me-nos uma das etapas a) a c) do método e/ou opcionalmente d) e/ou e).

25. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 24,caracterizado em queuma etapa adicional f) após a etapa c) inclui a separação de pe-lo menos um componente que inclui pelo menos glicerina.

26. Método de acordo com a reivindicação 25,caracterizado em queapós a etapa f), em uma etapa adicional g), o pelo menos umcomponente que inclui pelo menos glicerina é separado em pelo menos doisgraus de qualidade.

27. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a-26,caracterizado em queapós a etapa c), em uma etapa adicional h), pelo menos um salde pelo menos um ácido carboxílico que contem íons de sódio é separadoda pelo menos uma fase separada.

28. Uso do pelo menos um sal de pelo menos um ácido carboxí-lico (sabão) contendo íons de sódio, separado na etapa se h) de acordo coma reivindicação 27, como um agente para tratamento de plantas, especial-mente para tratar infestação por pragas.

29. Uso de acordo com a reivindicação 28, em que o pelo me-nos um sal de pelo menos um ácido carboxílico que contém íons de sódio édiluído com pelo menos um solvente, especialmente água.

30. Uso de pelo menos um sal de pelo menos um ácido carboxí-lico que contém íons de sódio separado na etapa h) de acordo com a reivin-dicação 27 como um detergente, especialmente em agentes de limpezae/ou lavagem.

31. Uso da lama vermelha desalcalinizada separada na etapa c)de acordo com a reivindicação 2 como um componente que contribui comferro de um fertilizante de ferro especialmente utilizável na agricultura.

32. Uso de acordo com a reivindicação 31, caracterizado emque o fertilizante de ferro inclui adicionalmente pelo menos pedra calcária.