Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: INVESTIGAÇÃO DA RELAÇÃO ENTRE OS PARÂMETROS FÍSICO- QUÍMICOS E O TEOR DE BIODIESEL FORMADO
AUTORES: Silva, F.L. (IQB/ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Bortoluzzi, J.H. (IQB/ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Meneghetti, S.M.P. (IQB/ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Almeida, R.M. (IQB/ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Meneghetti, M.R. (IQB/ UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS)
RESUMO: Parâmetros como a viscosidade cinemática, densidade, índice de acidez e teor de
água fornecem informações significativas para o processo de produção, qualidade e
estocagem de biocombustíveis. A avaliação do processo reacional nas plantas
produtoras de biodiesel é realizada por cromatografia gasosa, técnica demorada e
de custo elevado. Com este estudo foi possível avaliar a correlação do teor de
ésteres alquílicos do biodiesel de soja metílico com os parâmetros físico-
químicos. A viscosidade e densidade das amostras de biodiesel de soja metílico com
diferentes rendimentos reacionais demonstraram uma relação inversamente
proporcional ao teor de ésteres.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Parâmetros físicoquímicos; Teor de ésteres
INTRODUÇÃO: A qualidade do biodiesel é intensamente influenciada pelas propriedades dos
ésteres alquílicos de ácidos graxos individuais que constituem o biodiesel e por
características estruturais dos compostos constituintes do material de partida,
tais como o grau de insaturação, comprimento e ramificação da cadeia carbônica
(KNOTHE, 2005). Algumas destas propriedades como, a densidade e viscosidade
cinemática estão relacionadas às estruturas moleculares dos alquil ésteres
constituintes do biodiesel. Outras implicam no monitoramento da qualidade do
biodiesel durante o processo de estocagem, tais como, o índice de acidez e o
teor de água (CRUZ, 2009).
Por tanto, este trabalho teve como objetivo geral, estudar os parâmetros físico-
químicos obtidos durante o processo de produção de biodiesel de soja metílico
por transesterificação alcalina e determinar possíveis correlações entre os
parâmetros físico-químicos das amostras obtidas durante o processo reacional.
Atualmente o acompanhamento da formação de ésteres alquílicos é realizado,
principalmente por cromatografia gasosa, técnica com elevado custo e que exige
experiência do analista e tempo de análise. Por isso é de grande interesse a
investigação da relação entre uma propriedade físico-química e o meio reacional,
que permita, ao próprio operador na indústria, controlar a qualidade dos
produtos reacionais e determinar a quantidade de ésteres alquílicos formados, de
maneira mais rápida e econômica.
MATERIAL E MÉTODOS: Para o estudo dos parâmetros físico-químicos quanto ao conteúdo reacional, foram
realizadas várias reações de transesterificação alcalina com óleo de soja e
metanol para simular o acompanhamento reacional na escala industrial adotando os
mesmos reagentes e diferentes condições reacionais.
As amostras de biodiesel foram obtidas por transesterificação alcalina
(catalisador NaOH). As reações foram feitas em reator de vidro, com volume de
2,0 L e agitação mecânica, acoplado a um condensador e sistema de aquecimento.
Em seguida a amostra foi transferida para um funil de decantação no qual,
permaneceu em repouso por 3 horas para total separação dos produtos de reação,
biodiesel e glicerol. Nas reações em que ocorreu a efetiva separação dos
produtos, parte da fase contendo o biodiesel foi neutralizada com ácido
fosfórico 5 % (v/v) para realizar as análises do índice de acidez (IA) e teor de
éster. Quando não houve a separação de fases, parte da mistura reacional
(biodiesel e glicerol) obtida, também foi neutralizada para estas análises. Em
seguida as amostras neutralizadas foram lavadas com solução de cloreto de sódio
até alcançar pH 7,0. As amostras, neutralizadas e não neutralizadas, foram
armazenadas à aproximadamente 0 °C.
A viscosidade cinemática, densidade, índice de acidez e teor de água foram
analisados de acordo com as normas americanas ASTM e o teor de ésteres por
cromatografia gasosa.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Na Tabela 1 (Figura 1) estão representados os resultados das médias das análises
físico-químicas das amostras de biodiesel metílico feitas em triplicata, sendo
destacadas as medidas que foram realizadas na fração de biodiesel bruto, ou
seja, as reações em que houve formação de fases, estas estão sublinhadas. As
outras análises foram feitas na mistura reacional.
Como pode ser visto na Tabela 1 foram obtidas amostras de biodiesel de soja
metílico com ampla faixa de rendimento em ésteres metílicos, 20 – 40% e 69 –
96%, através das quais, foi avaliado o processo reacional para encontrar uma
relação entre os parâmetros físico-químicos. Foi possível notar uma relação
entre o rendimento reacional e a viscosidade e densidade do biodiesel como pode
ser visto na Figura 1.
Estas correlações foram avaliadas na fração de biodiesel bruto, quando houve
separação de fases, Figuras 1-A e 1-B, e na mistura reacional quando não houve
separação de fases, Figuras 1-C e 1-D.
Através da avaliação da Figura 1, percebe-se que a viscosidade cinemática do
biodiesel bruto (Fig. 1A) e da mistura reacional (Fig. 1C) foram inversamente
proporcionais ao teor de ésteres metílicos formados. Com esta relação pode-se
avaliar a conversão de triacilglicerídeos em ésteres metílicos de soja de forma
rápida a partir da medida deste parâmetro físico-químico e no local da produção.
Quanto à densidade em ambos os tipos de amostras, biodiesel bruto (Fig. 1B) e
mistura reacional (Fig 1D) foi possível verificar apenas uma leve tendência
inversamente proporcional em relação ao rendimento reacional, sendo necessárias
mais reações para confirmar esta afirmação.
Tabela 1
Análises físico-químicas realizadas nas amostras de
transesterificação do óleo de soja.
Figura 1
Relações entre a viscosidade e densidade do
biodiesel metílico de soja e o rendimento reacional.
(A,B): Biodiesel bruto. (C,D): mistura reacional.
CONCLUSÕES: A viscosidade cinemática do biodiesel de soja metílico bruto e da mistura
reacional são inversamente proporcionais à conversão em ésteres metílicos de soja.
Com isso, durante a produção de biodiesel é possível monitorar a conversão de
triacilglicerídeos em ésteres metílicos de soja de forma rápida a partir da medida
deste parâmetro físico-químico.
Através da medida da densidade do biodiesel metílico de soja foi possível
estabelecer apenas tendência em relação ao teor de ésteres metílicos formados.
AGRADECIMENTOS: CNPq, CAPES, FINEP, GCar, IQB e UFAL.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CRUZ, R.S.; LÔBO, I.P.; FERREIRA, S.L.C.Biodiesel: Parâmetros De Qualidade E Métodos Analíticos. Química Nova, 32, 6, 2009, 1596-1608.
FERRARI, R. A.; OLIVEIRA, V. S.; SCABIO, A. Biodiesel de Soja – Taxa de Conversão em Ésteres Etílicos, Caracterização Físicoquímica e Consumo em Gerador de Energia; Química. Nova 28, 2005, 19.
KNOTHE, G. STEIDLEY, R. Kinematic Viscosity of Biodiesel Fuel Components and Related Compounds. Influence of Compound Structure and Comparison to Petrodiesel Fuel Components, Fuel 84, 2005, 1059-1065.
LOTERO, E.; Liu, Y.; LOPEZ, D. E.; SUWANNAKARN, K.; BRUCE, D. A.; GOODWIN, J. G. Synthesis of Biodiesel via Acid Catalysis. Ind. Eng. Chem. Res. 44, 2005, 5353- 5363.
OLIVEIRA, J. S.; MONTALVÃO, R.; DHER, L.; SUAREZ, P. A. Z.; RUBIM, J. C. Determination of Methyl Ester Contents in Biodiesel Blends by FTIR-ATR and FTNIR Spectroscopies. Talanta, 69, 2006, 1278-1284.