ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: PODER CALORÍFICO E AUMENTO DA CADEIA DE ÉSTERES ETÍLICOS
AUTORES: Cavalcante, M.S. (PPGG\UFPA) ; Conceição, L.R.V. (PPGQ\UFPA) ; Bastos, R.R.C. (IC\UFPA) ; Costa, A.C.G. (PPGQ\UFPA) ; Rocha Filho, G.N. (FQ\UFPA) ; Zamian, J.R. (FQ\UFPA)
RESUMO: O presente trabalho teve como objetivo estudar a influência do aumento da cadeia de ésteres (biodiesel) no poder calorífico superior, para esse estudo foi realizado as síntese dos biodieseis por transesterificação via catálise básica sob refluxo por duas horas. O poder calorífico das amostras foram medidas através Bomba calorimétrica automática fab/mod: IKA / C-2000. Os resultados mostraram que com o aumento da cadeia dos ésteres há o aumento do poder calorifico, porém de uma forma intercalada de cadeias ímpares e pares.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Óleo de palma; Poder calorífico
INTRODUÇÃO: Uma das propriedades mais importante, que é frequentemente esquecida quanto à caracterização do biodiesel, é a determinação do poder calorífico. O poder calorífico ou calor de reação determina a quantidade de energia que está disponível no combustível e que é liberada na câmara de combustão, através de uma reação química KNOTHE, 2008.
Os combustíveis geralmente são compostos por hidrogênio, cujo poder calorífico é de 28.700 Kcal/Kg, e pelo carbono, o qual o valor é de 8.140 Kcal/Kg. Desta forma, define-se que quanto maior a quantidade de hidrogênio na composição de um combustível, maior seu poder calorífico SOUZA, 2010.
O poder calorífico é dividido em poder calorífico inferior (PCI) e o poder calorífico superior (PCS). A diferença entre os dois, é que no PCI, a água formada entra-se em forma de vapor, enquanto que no PCS, a água encontra-se na fase líquida. A diferença em valor entre os dois é a quantidade de calor necessária para evaporar a água contida nos gases de exaustão. Tanto o PCS quanto o PCI são obtidos através de calorimetria. Este é um dado importante, pois, ao ser comparado ao poder calorífico do óleo diesel, quando menor for o poder calorífico do combustível, maior também será o consumo de biodiesel para liberar a mesma energia do óleo diesel PERES, 2007.
Portanto, é um parâmetro importante para comparar o consumo de biodiesel em relação ao de óleo diesel. Porém a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, a ANP, através da resolução 7/2008 estabelece as principais propriedades do biodiesel a ser comercializado no Brasil, não especificada o nenhum valor mínimo ou máximo para o poder calorífico ANP, 2008.
MATERIAL E MÉTODOS: A síntese dos biodieseis metílico, etílico, propílico, butílico e pentílico foram realizadas por uma reação de transesterificação com hidróxido de potássio e álcool a temperatura constante.
Os equipamentos utilizados foram: uma manta aquecedora com agitação, um condensador e um balão de fundo redondo de 125 mL.
Primeiramente calculou-se e pesou-se a massa de óleo de palma e o volume de álcool (metílico, etílico, propílico, butílico, pentílico) a uma razão molar de 9:1 álcool/óleo. A quantidade de catalisador foi de 1% em relação à massa de óleo. Após a mistura dos reagentes a reação iniciou-se sob-refluxo por 2 h à temperatura constante, próximo ao ponto de ebulição do álcool (65ºC, 80ºC, 100ºC, 120ºC, 140ºC respectivamente).
Após o término da reação obteve-se duas fases nitidamente separadas em que a fase superior é o biodiesel impuro e na fase inferior glicerol formado na reação. Observou-se que a partir da reação via rota etílica não havia o aparecimento dessas duas fases, para isso foi adicionado 10% de glicerina sob agitação constante por 5 min e em seguida a mistura foi transferida para um funil de decantação, deixando em repouso por 10 min, verificou-se o aparecimento da fase éster e glicerol.
A fase inferior (glicerol) foi retirada e deu-se início da lavagem com água quente. A secagem foi realizada com sulfato de sódio anidro com massa de 5% em relação a massa de óleo.
As amostras foram estocadas em um recipiente com tampa sob atmosfera de nitrogênio. As analises de poder calorífico foram realizadas Bomba calorimétrica automática fab/mod: IKA / C-2000.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados obtidos de poder calorífico superior (PCS) para os biodieseis metílico, etílico, propílico, butílico e pentílico de palma, estão apresentados na Tabela 1.
O poder calorífico de um combustível indica a quantidade de energia desenvolvida pelo combustível por unidade de massa, quando ele é queimado. No caso de um combustível de motores, a queima significa a combustão no funcionamento do motor.
O poder calorífico do biodiesel é muito próximo do poder calorífico do óleo diesel mineral (45244 KJ/Kg). A diferença média em favor do óleo diesel do petróleo situa-se na ordem de somente 5%. Entretanto, com uma combustão mais completa, o biodiesel possui um consumo específico equivalente ao diesel mineral. O biodiesel é menos energético ao diesel mineral, pois não contem hidrocarbonetos aromáticos, elementos que conferem alto poder calorífico ao diesel. Entretanto, o biodiesel possui ésteres alquílicos com diferentes níveis de saturação, o que leva ao fato do biodiesel ter menor poder calorífico, tendo por base o valor mássico, mas possuindo um maior valor por unidade de volume, aspecto este atribuído a sua maior densidade KNOTHE, 2008.
O óleo de palma é constituído principalmente por ácidos graxos palmítico (C16:0) e oleico (C18:1), enquanto que a cadeia de álcoois utilizados apresentam o aumento de hidrogênios progressivo em 2, fazendo com que o poder calorífico aumente.
Através dos valores do poder calorífico verificou-se também que o aumento da cadeia dos biodieseis sintetizados com alcoóis de numero de carbono impares (B.P.Metilico; B.P.Propilico; B.P.Pentilico) apresentaram valores a baixo dos valores de biodieseis sintetizados com alcoóis de numero de carbono pares (B.P.Etilico; B.P.Butilico) Figura 1. Poucos estudos encontram-se na literatura com estudos.
Tabela 1. Poder Calorífico de Biodieseis
Figura 1. Biodieseis de cadeias ímpares e pares.
CONCLUSÕES: Através do estudo experimental do poder calorífico de biodieseis de palma verificou-se que com o aumento da cadeia de ésteres poder-se aumentar os valores de poder calorífico em biocombustíveis, observou-se também o comportamento inesperado do aumento do aumento do poder calorífico com ésteres de cadeia ímpar e par.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Resolução 7/2008.
KNOTHE. 2008. Propriedades do combustível. In: KNOTHE et al. Manual do biodiesel. 1º edição. Editora Blucher. Curitiba, PR, Brasil. 83-177.
PERES, S. 2007. Caracterização e Determinação do Poder Calorífico e do Número de Cetano de Vários Tipos de Biodiesel Através da Cromatografia.
SOUZA G. 2010. Impactos da adição de biodiesel no motor ciclo diesel. Trabalho de conclusão de curso.
