ÁREA: Iniciação Científica

TÍTULO: Estudo do Efeito do Álcool e da Lavagem da Enzima na Produção de Biodiesel de Mamona, Via Catálise Enzimática

AUTORES: Amado, A.P. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Lima, A.K.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Henrique, D.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Silva, V.G.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Costa, M.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Oliveira, J.H.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Farias, R.O. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Machado, A.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Almeida, R.M.R.G. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS)

RESUMO: A produção do biodiesel é uma alternativa ambientalmente satisfatória em relação à substituição dos derivados de petróleo. Nos últimos anos o estudo da catálise enzimática para síntese de biodiesel tem mostrado grande progresso. As reações de transesterificação foram conduzidas em erlenmeyers fechados, tendo como condições operacionais das reações: a agitação fixa em 200 rpm; massa de catalisador de 5% da lipase comercial Thermomices lanuginosus; a relação estequiométrica óleo/álcool é de 1:10, sendo os álcoois metanol e etanol; e temperatura de 40 °C. De acordo com os resultados, observou-se que o metanol influenciou negativamente nas reações via catálise enzimática, assim como a utilização de solventes na lavagem para a reutilização das enzimas, na presença deste mesmo álcool.

PALAVRAS CHAVES: biodiesel; enzima; mamona

INTRODUÇÃO: A produção do biodiesel é uma alternativa ambientalmente satisfatória em relação à substituição dos derivados de petróleo, sendo a mesma mais barata e a emissão de poluentes é muito inferior comparado aos combustíveis derivados de petróleo, além de ser uma fonte de energia renovável, vindo da transesterificação do óleo na presença de álcool. Sendo o Brasil um dos países com maiores perspectivas para a produção de diversos tipos de sementes e considerado um dos maiores produtores mundiais de soja, pode-se afirmar que a utilização de óleos vegetais para a produção de biodiesel é promissora. Entre as várias oleaginosas podem-se destacar as sementes oleaginosas de soja, amendoim, coco, girassol, milho, mamona e algodão. A produção de biodiesel a partir de óleos vegetais pode ser realizada usando diferentes processos catalíticos (FUKUDA et al., 2001). Nos últimos anos o estudo da catálise enzimática para síntese de biodiesel tem mostrado grande progresso, encorajado principalmente por problemas de poluição dos métodos convencionais e problemas de separação do produto (SHIMADA et al., 2002; ZHANG et al., 2003). As dificuldades associadas ao controle do processo e ao aumento de escala, bem como ao elevado custo das lípases, têm reduzido a aplicação industrial desses catalisadores para modificação de óleos e gorduras. Para isso, a lípase deve estar imobilizada permitindo o reuso das enzimas. As lípases, devido à sua natureza proteica, podem sofrer ao longo de uma reação um processo de desnaturação com perda progressiva da atividade funcional. Com a possibilidade de reutilização do biocatalisador, pode tornar o processo viável sob os pontos de vista comercial e econômico (VILLENEUVE et al., 2000; CHEN, 2003; SHIMADA et al., 2002; WATANABE et al., 2002).

MATERIAL E MÉTODOS: Primeiramente foram feitos os cálculos das quantidades de cada reagente usado, de acordo com cada reação, mantendo-se a relação molar óleo/álcool de 1:10 e a percentagem de 5% de catalisador (enzima) da massa total do sistema. Depois de ter feito todos os cálculos e tendo as quantidades de cada reagente, foi realizado o seguinte cronograma: Foram disponibilizados três béqueres e neles foram colocados óleo no primeiro, álcool no segundo e água no terceiro. E com ajuda de uma balança foram pesados e colocados em um erlenmeyer o óleo, o álcool, a água e a enzima, respectivamente. As reações de transesterificação foram conduzidas em erlenmeyers fechados, tendo como condições operacionais das reações: A agitação fixa em 200 rpm, catalisadas por 5% da lipase comercial de Thermomices lanuginosus, a relação óleo/álcool é de 1:10 sendo os álcoois metanol e etanol, temperatura de 40 °C. Os tratamentos das lipases para reutilização foram realizados com sequências de três lavagens dessas enzimas, sendo para isso utilizada três métodos de lavagem: apenas água, água e acetona, água e clorofórmio. Seguido de uma secagem em estufa por 24 horas. Após esse processo, foi realizada cromatografia gasosa utilizando o cromatógrafo VARIAN, modelo CP-3800 com detector FID, para determinar o rendimento em biodiesel. Para a análise das amostras, foram injetadas no cromatógrafo com o auxílio de uma seringa de 10μL, alíquotas de 1μL, obtendo-se então o percentual de rendimento em biodiesel para cada amostra analisada.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Para as reações via catálise enzimática produzidas conforme mencionado na metodologia descrita anteriormente e analisados por cromatografia gasosa, foram obtidos diferentes rendimentos conforme Tabela 1. Fazendo a análise da Tabela 1, percebe-se que as reações produzidas tendo como álcool primário o metanol, não obtiveram bons rendimentos. Caracterizando que a enzima lipase não apresenta boa atividade catalítica na presença deste álcool. Sendo a atividade enzimática favorecida quando o pH está em torno de 5, este álcool pode ter desfavorecido este pH ideal. A Tabela 1 também mostra que no caso do metanol, a reutilização das enzimas desfavoreceu o rendimento da reação, pois o melhor rendimento foi obtido com a enzima apenas imobilizada e sem reutilização. No caso do etanol, os rendimentos foram favoráveis independente da reutilização, apresentando valores superiores ao uso do metanol. Observa-se também que de acordo com a lavagem da enzima para o seu reaproveitamento, no caso do etanol, a enzima lavada com água e acetona teve um melhor rendimento em biodiesel em relação à aquelas lavadas com apenas água, e a lavada com água e clorofórmio. No caso do metanol, a parte da lavagem feita com solventes, influenciou de forma negativa na ação enzimática, apresentando uma queda brusca de rendimento, o que pode ter ocorrido foi a formação de algum composto que atrapalhou a ação enzimática.

Tabela 1 - Rendimentos obtidos durante a transesterificação

Rendimentos obtidos na produção de biodiesel de mamona via catálise enzimática.

CONCLUSÕES: Considerando o álcool utilizado nas reações, observa-se que o metanol influência negativamente, pois comparado aos rendimentos obtidos utilizando etanol, seus valores foram bastante inferiores. A lavagem da enzima para sua reutilização, apresenta quedas de rendimento apenas para o uso de metanol combinado ao uso de solventes na lavagem. No caso do etanol, os rendimentos foram favoráveis independente da reutilização, apresentando valores superiores ao uso do metanol.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CHEN, J.W., WU, W.T., 2003. Regeneration of immobilized Candida antarctica lipase for transesterication. J. Biosci. Bioeng. 95, 466–469.
FUKUDA, H.; KONDO, A.; NODA, H. 2001 Biodiesel Fuel Production by Transesterification of Oils. Journal of Bioscience and Bioengineering Vol. 92, No. 5, p. 405-416,.
SHIMADA, Y., WATANABE, H., SUGIHARA, A., TOMINAGA, Y., 2002. Enzymatic alcoholysis for biodiesel fuel production and application of the reaction to oil processing. J. Mol. Catal. B: Enzym. 17, 133–142.
VILLENEUVE, P.; MUDERHWA, J. M.; GRAILLE, J. M.; HAAS, M. J. 2000. Customizing lipases for biocatalysis: A survey of chemical, physical and molecular biological approaches. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic, v. 9, n. 4-6, p. 113-148.
WATANABE, Y., SHIMADA, Y., SUGIHARA, A., TOMINAGA, T., 2002. Conversion of degummed soybean oil to biodiesel fuel with immobilized Candida antarctica lipase. J. Mol. Catal. B: Enzym. 17, 151–155.
ZHANG, Y.; DUBE, M.A.; MCLEAN, D.D.; KATES, M. Biodiesel production from waste cooking oil: 1. Process design and technological assessment. Bioresource Technol. 89, pp. 1–16, 2003.