ÁREA: Química Orgânica
TÍTULO: Quantificação dos ésteres metílicos produzidos via metanólise do óleo de mamona
AUTORES: FAGUNDES, F.P. (UFRN) ; COSTA,M. (UFRN) ; SILVA, A.S. (UFRN) ; ARAÚJO, R.G.M. (UFRN) ; GARCIA, R.B. (UFRN)
RESUMO: A transesterificação de um óleo com monoálcoois (alcoólise), especificamente metanol ou etanol, promove a quebra de triglicerídeos, gerando ésteres metílicos e etílicos dos ácidos graxos correspondentes e liberando, como subproduto, glicerina. O processo de conversão é reversível e dependente de inúmeras variáveis reacionais (tempo de reação, razão molar dos reagentes, quantidade e tipo de catalisador, pureza dos reagentes e velocidade de agitação).
Dessa forma, esse trabalho consistiu em avaliar a influência das principais variáveis reacionais: temperatura, razão molar álcool/óleo e quantidade de catalisador na metanólise alcalina (NaOH) do óleo de mamona para produção de biodiesel utilizando a espectroscopia de RMN 1H como método quantitativo.
PALAVRAS CHAVES: metanólise, óleo de mamona, rmn 1h
INTRODUÇÃO: O biodiesel é definido quimicamente como sendo um monoalquil éster de ácidos graxos de origem vegetal ou animal. O método mais comumente empregado para a sua produção é a transesterificação ou alcoólise de triglicerídeos. Estes, na presença de um catalisador, reagem com álcoois de cadeia curta produzindo ésteres alquílicos (biodiesel) e glicerina. (ENCINAR et al., 2002). A estequiometria dessa reação requer a razão molar álcool:triacilglicerol de 3:1. Esse processo é constituído por três reações consecutivas e reversíveis, tendo como intermediários diglicerídeos e monoglicerídeos. Por se tratar de um processo reversível, uma quantidade maior de álcool é utilizada, favorecendo o deslocamento do equilíbrio para direita (MEHER et al., 2006). Devido à influência das variáveis: tempo, razão molar, tipo e quantidade de catalisador sobre o rendimento da reação, vários estudos são descritos sobre a transesterificação de óleos diversos com álcoois.
Nesse contexto, esse trabalho tem por objetivo utilizar a espectroscopia de 1H RMN na avaliação da influência das variáveis reacionais (temperatura, razão molar dos reagentes e quantidade de catalisador) sobre a taxa de conversão na metanólise alcalina (NaOH) do óleo de mamona.
MATERIAL E MÉTODOS:
A reação foi realizada em sistema constituído por um balão de três bocas de fundo chato, termômetro, condensador de refluxo com válvulas de entrada e saída de ar e um banho de óleo. Amostras de 30g de óleo de mamona foram adicionadas ao balão e mantidas à temperatura de reação, sob agitação constante de 300 RPM. Em seguida, foi adicionada uma solução contendo álcool metílico P.A e o catalisador (NaOH), estabelecendo-se o tempo zero de reação. Em intervalos de tempos pré-estabelecidos, foram retiradas alíquotas que foram analisadas em espectrômetro de RMN para avaliação da conversão dos triglicerídeos em ésteres metílicos. Dessa forma, foram averiguadas as possíveis influências da temperatura, razão molar álcool/óleo vegetal e a quantidade de catalisador, seguindo o planejamento experimental indicado na Tabela 1.
RESULTADOS E DISCUSSÃO:
O estudo da influência dos parâmetros de reação: temperatura, razão molar álcool/óleo e quantidade de catalisador sobre a conversão dos ésteres metílicos obtidos a partir do óleo de mamona foi realizado por RMN 1H. A quantificação dos ésteres produzidos foi feita através da integração da região 4 - 4,3 ppm (G), correspondente aos prótons metilênicos e metínicos da porção glicerídica do óleo de partida, e da área referente aos grupos metoxila em 3,7 ppm (E), como mostra a Figura 1.
Figura 1 - Modelo ilustrativo da reação de transesterificação
De acordo com os resultados, ficou comprovado que a temperatura não apresentou efeito significativo no rendimento da reação. Dessa forma, embora a temperatura de 55 °C promova uma conversão ligeiramente maior do éster, pode-se inferir que a 25 °C o processo é mais viável e que, após 30 minutos de reação, obtêm-se taxas de conversão na faixa de 85 – 90%.
Embora, estequiometricamente, a reação de alcoólise alcalina do óleo de mamona requeira uma razão molar de 3:1, chegou-se à conclusão, nesse trabalho, que a proporção ótima de álcool:óleo é de 6:1. Acima desse ponto, o aumento de metanol no meio reacional terá pouca influência na taxa de conversão. No entanto, razões molares superiores a 6:1, poderão diminuir o tempo em que a reação chega ao equilíbrio, provavelmente, devido ao aumento da solubilidade e de um maior contato entre o triglicerídeo e as moléculas do álcool.
O aumento da quantidade do catalisador provoca um aumento na taxa de conversão até ser atingido um valor máximo, quando a concentração de hidróxido de sódio encontra-se na faixa de 0,3 a 0,5%. A partir desse ponto, a adição de NaOH provoca uma diminuição na formação dos ésteres metílicos, devido, ao favorecimento da hidrólise alcalina.
CONCLUSÕES: A temperatura não apresentou efeito significativo no rendimento da reação. A proporção ótima de álcool:óleo foi de 6:1. Acima desse ponto, o aumento de metanol no meio reacional terá pouca influência na taxa de conversão. O aumento da quantidade do catalisador provocou um aumento na taxa de conversão até ser atingido um valor máximo, quando a concentração de hidróxido de sódio encontrou-se na faixa de 0,3 a 0,5%. A partir desse ponto, a adição de NaOH provocou uma diminuição na formação dos ésteres metílicos, devido, provavelmente, ao aumento do índice de saponificação no meio.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem ao LAPET, CNPQ, CAPES e PRH30-ANP/MCT pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ENCINAR, J.M.; GONZALEZ, J.F; RODRIGUEZ, J.J.; TEJEDOR, A. Biodiesel fuels from vegetable oils: transesterification of Cynara cardunculus L. oils with ethanol. Energy and Fuel, v. 16, p. 443–450, 2002.
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MEHER, L.C.; DHARMAGADDA, V. S. S.; NAIK, S.N. Optimization of alkali-catalyzed transesterification of Pongamia pinnata oil for production of biodiesel. Bioresource Technology, v. 97, p. 1392-1397, 2006.
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