ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: Avaliação Dos Parâmetros Físico-Químicos Durante O Processo Reacional De Transesterificação Para Obtenção De Biodiesel
AUTORES: Silva, F.L. (INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA- UFAL) ; Silva, W.W.L. (INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA- UFAL) ; Freitas, J.A.S. (INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA- UFAL) ; Nascimento, J.R. (CENTRO DE TECNOLOGIA- UFAL) ; Almeida, R.M. (INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA- UFAL) ; Meneghetti, M.R. (INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA- UFAL) ; Meneghetti, M.P. (INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA- UFAL) ; Bortoluzzi, J.H. (INSTITUTO DE QUÍMICA E BIOTECNOLOGIA- UFAL)
RESUMO: O biodiesel pode ser produzido a partir de óleos e gorduras vegetais ou animais
como matéria-prima e está sendo produzido em larga escala, seja nacional ou
mundial. Nesse contexto este trabalho está voltado à avaliação dos parâmetros
físico-químicos do mesmo, os quais são utilizados para avaliar a qualidade do
biodiesel obtido. A partir dos métodos analíticos aplicados na avaliação da
qualidade do biodiesel podem-se obter informações importantes a respeito da
seleção da matéria prima, do processo fabril e do armazenamento, bem como do
desempenho do biodiesel como combustível e da qualidade de suas emissões.
Através deste estudo foi possível determinar algumas relações entre algumas
propriedades físico-químicas das amostras obtidas com o parâmetro de conversão
da reação de transesterificão.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Transesterificação; Parâmetros físico-químico
INTRODUÇÃO: Os biocombustíveis estão sendo adotados como a solução para combater aumento do
consumo de petróleo e consequente redução de suas reservas mundiais. Dentre os
diferentes tipos de combustíveis oriundos de matérias primas renováveis, o
biodiesel, tem se tornado o biocombustível pioneiro mundialmente, principalmente
no Brasil, devido à existência de uma vasta variedade de espécies de oleaginosas
como a soja, mamona, dendê, girassol, babaçu, amendoim, pinhão manso, além das
gorduras animais. O biodiesel possui estruturas moleculares mais simples que o
seu precursor, os triglicerídeos, logo, sua viscosidade é comparativamente
menor, apresentando maior eficiência de queima, reduzindo significativamente a
deposição de resíduos nas partes internas do motor [1]. A densidade do biodiesel
está diretamente ligada com a estrutura molecular das suas moléculas. Quanto
maior o comprimento da cadeia carbônica do alquiléster, maior será a densidade,
no entanto, este valor decrescerá quanto maior for o número de insaturações
presentes na molécula [2]. O objetivo deste trabalho é determinar a variação
destes parâmetros físico-químicos durante a reação de transesterificação, ou
seja, avaliar o comportamento destas propriedades durante a reação e a relação
destas com o rendimento de conversão de triacilglicerídeos em ésteres metílicos,
ou seja, o biodiesel.
MATERIAL E MÉTODOS: Para este estudo foram feitas oito reações de transesterificação para a obtenção
de biodiesel de soja metílico e as amostras foram denominadas amostras, A, B, C,
D, E, F, G e H. Para as reações foi utilizado óleo de soja comercial, frente à
catálise básica, NaOH, a temperatura de 60°C e as variações foram nos tempos
reacionais de 5, 10, 15 e 30 minutos e as proporções reacionais foram,
óleo:álcool:catalisador, 10:60:02 e 10:10:01. As reações foram realizadas em um
reator de vidro com capacidade de 2,0 litros, acoplado á agitação mecânica, um
condensador e a um sistema de aquecimento. Em seguida, a mistura reacional foi
levada para um funil de decantação de 2,0 L, para que, ocorresse a separação de
fases, uma contendo o biodiesel e a outra contendo o glicerol. Parte destas
amostras foram neutralizadas com ácido fosfórico 5% (v/v) e lavadas com salmoura
até alcançar o pH 7,0, isto para realizar as análises cromatográficas do teor de
ésteres formados. Todas as amostras foram estocadas à 0 °C. A densidade do
biodiesel foi determinada a 20°C com análises realizadas em triplicata de acordo
com a norma ASTM D-4052, onde se utiliza um densímetro digital. A viscosidade
cinemática do biodiesel foi determinada a 40ºC de acordo com a norma ASTM D-445-
09, onde se utiliza um viscosímetro capilar Cannon Fenske. As análises foram
realizadas em triplicata. O teor de ésteres foi determinado utilizando-se a
cromatografia gasosa, onde a porcentagem de ésteres é obtida através da
comparação da área total dos picos correspondentes com a área do pico do
heptadecanoato de metila utilizado como padrão interno.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na tabela 1 estão representados os valores determinados para as propriedades
físico-químicas das amostras de ésteres metílicos, A, B, C, D, E, F, G e H.
Somente nas reações que utilizaram as proporções óleo:álcool:catalisador
10:60:02, ou seja, as amostras, A, B, C e D, houve a separação de fases e
portanto as análises foram realizadas na fase contendo o biodiesel. Para as
reações que utilizaram as proporções óleo:álcool:catalisador 10:10:02, ou seja,
as amostras E, F, G e H, não houve a separação de fases e portanto as analises
foram realizadas na mistura reacional. A partir dos resultados mostrados na
tabela 1, foram construídos os gráficos do rendimento da conversão em ésteres
metílicos, relacionado á viscosidade cinemática (Figura 1) e densidade (Figura
2) com o intuito de verificar alguma relação entre estes parâmetros. Como pode
ser visto na Figura 1 a viscosidade cinemática apresentou uma relação linear ao
teor de ésteres formados, ou seja, conforme aumenta a conversão de ésteres
diminui o valor da viscosidade cinemática do biodiesel de soja metílico. Isto
esta de acordo com o esperado, já que a viscosidade cinemática do tri-
acilglicerídeo é maior do que a do biodiesel. Como pode ser visto na Figura 2 o
mesmo ocorreu com a massa específica ou, densidade do biodiesel produzido, onde
também onde também houve uma relação com o teor de ésteres metílicos formados.
Como pôde ser visto nas Figuras 1 e 2, as amostras de biodiesel obtidas
apresentaram duas faixas de conversão muitos distintas, aproximadamente 25 e
95%, respectivamente, e portanto mais reações deverão ser feitas, com o intuito
de se obter valores de conversão intermediários e com isto sim afirmar esta
relação entre os mesmos.
Tabela 1
Valores determinados para os parâmetros físico-
químicos e teor de ésteres das oito amostras.
Figura 1
Gráficos:(A) Relação obtida entre a viscosidade
cinemática e o teor de ésteres; (B)Relação obtida
entre a massa específica e o teor de ésteres.
CONCLUSÕES: Apesar de os gráficos de viscosidade e densidade demonstrarem uma possível
tendência entre esses parâmetros e a conversão em ésteres metílicos de soja, ainda
não é possível afirmar, expressivamente, esta tendência, pois é necessário
produzir amostras com rendimentos de conversão entre os extremos já obtidos, isto
é, reações com rendimentos de aproximadamente 40-50 % de conversão para definir de
forma mais adequada e significativa o comportamento dos parâmetros durante a
reação de transesterificação.
AGRADECIMENTOS: Paulo Anselmo Ziani Suarez, CNPq, CAPES, FINEP e FAPEAL.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] LEUNG, D. Y. C.; KOO, B. C. P.; GUO Y. 2006; Bioresour.Technol. 2006, 97, 250; HANNA, M. A.; Bioresour. Technol. 1999, 70, 1. [2] LÔBO, I. P; FERREIRA, S. L. C. 2009. Biodiesel: Parâmetros De Qualidade E Métodos Analíticos - Quim. Nova, Vol. 32, No. 6, 1596-1608.
