Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: MICROEMULSÕES DE BIODISEL: DIAGRAMA DE FASES E ANALISE POR IMPEDÂNCIA ELETROQUÍMICA
AUTORES: Frazão Conceição, C.A. (UFMA) ; do Nascimento Campos Ribeiro, P.H. (UFMA) ; Trindade Fernandes, R.M. (UFMA) ; Pereira Rodrigues, J.R. (UFMA) ; Silva Ferreira, M. (UFMA) ; Lopes Brandes Marques, A. (UFMA)
RESUMO: Objetivou-se analisar a qualidade físico-química do biodiesel metílico de babaçu,
produzido em escala laboratorial segundo as normas estabelecidas pela Agência
Nacional Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). Após
validá-lo segundo a ANP, foi utilizado para formar microemulsão clássica,
juntamente com, água, cotensotivo/tensoativo (álcool/Triton™) em diferentes razões
cotensoativo/tensoativo (2; 1,5; 1; 0,5 e 0,25). Diagramas de fases
pseudoternários foram construídos para avaliar sua dinâmica. Uma amostra de
microemulsão foi analisada com objetivo estudar as interações sobre a reatividade
do aço e a estabilidade oxidativa dos ésteres por impedância eletroquímica (EIE),
obtendo resultados e informações até então não disponíveis na literatura.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel de Babaçu; Microemulsão ; Eletroquímica
INTRODUÇÃO: Biodiesel segundo a Resolução ANP n° 42/04 é um combustível composto de alquil
estéres de ácidos graxos oriundos de óleos vegetais ou gorduras animais. O
desenvolvimento de microemulsões a base de biodiesel tem sido objetivo de
pesquisas para que esse sistema se torne um meio de suporte para determinação de
metais que podem contaminar e comprometer sua qualidade [1]. Microemulsões são
sistemas de água, óleo e moléculas anfifílicas que formam uma única solução
líquida, termodinamicamente estável e opticamente isotrópica. Algumas vezes,
dependendo do sistema, cotensoativos podem ser adicionados para facilitar a
estabilização de uma microemulsão [2]. Pesquisadores vêm estudando o seu uso e a
sua aplicação de inúmeras formas, pois estas apresentam características muito
importantes como tensão superficial muito baixa, grande área superficial,
estabilidade termodinâmica e capacidade de solubilizar substâncias inicialmente
imiscíveis. Em se tratando de microemulsões a base de biodiesel a ausência de um
pré-tratamento da amostra para que se possa usar o biodiesel em técnicas
eletroanalíticas, visto que o biodiesel puro torna o sistema altamente resistivo
à aplicação destas técnicas [3]. Este trabalho tem duas etapas importantes que
são consideradas também como objetivos. Produzir biodiesel de babaçu, uma
matéria-prima oriunda do Maranhão, e caracterizá-lo. Este biodiesel é utilizado
para preparar diagramas de fases de modo a determinar as regiões de
microemulsões formadas também por água, tensoativo e cotensoativo. O segundo
objetivo é aprofundar o conhecimento sobre as interações entre o aço e o
biodiesel, trazendo informações até então não disponíveis na literatura de
estudos de impedância eletroquímica (EIE), sobre a reatividade do aço e a
estabilidade oxidativa dos ésteres.
MATERIAL E MÉTODOS: A síntese do Biodiesel de Babaçu Metílico Puro (BMB-100) foi realizada a partir
de uma reação de transesterificação [3]. Utilizou-se as análises
espectroscópicas de infravermelho (IV) para a confirmação da transesterificação.
As amostras foram caracterizadas: (a) processo produtivo: aspecto, teor de
metanol e ponto de fulgor; (b) propriedades inerentes às estruturas moleculares:
massa específica, viscosidade e índice de iodo; e (c) monitoramento da qualidade
do biodiesel durante o processo de estocagem como estabilidade à oxidação e
índice de acidez [4]. Após a análise dos parâmetros acima citados o biodiesel
foi utilizado como um dos componentes para a construção de diferentes diagramas
de fases. Além do biodiesel foram utilizados como constituintes dos diagramas
pseudoternário a água, o tensoativo Triton X-100™ e o cotensoativo etanol. A
construção do diagrama dá-se pelo preparo de diversas amostras pesando-se
diferentes proporções destes constituintes. As amostras foram homogeneizadas
através de agitação manual. Após identificação da região de microemulsão no
diagrama de fases e com o objetivo de avaliar a influência da microemulsão de
biodiesel no aço as amostras foram analisadas por medidas de impedância
eletroquímica – EIE. Neste caso as amostras do aço foram submetidas a testes de
impedância eletroquímica na presença da microemulsão em uma célula eletroquímica
de vidro, contendo o eletrodo de trabalho (Aço carbono SAE 1020), um contra
eletrodo retangular de platina e um eletrodo de Ag/AgCl, como eletrodo de
referência. As medidas de impedância eletroquímica foram conduzidas com o campo
de freqüência entre 200 mHz - 100 kHz, amplitude de 10 mV em potencial de
circuito aberto.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: O BBM-100 teve rendimento de 96%. As análises espectroscópicas de infravermelho
identificaram as absorções características dos grupos funcionais presentes nos
ésteres. os parâmetros de qualidade analisados, seguiram as normas estabelecidas
pela ANP (Tabela 1).
Os diagramas de fases pseudoternários foram construídos com o objetivo de
identificar as regiões de microemulsão. Um cotensoativo foi utilizado no preparo
das amostras com o objetivo de comparar qual forneceria melhores resultados para
o estudo. Diferentes razões cotensoativo/tensoativo (2; 1,5; 1; 0,5 e 0,25)
também foram avaliadas com o mesmo propósito. A Figura 1 mostra os diagramas
construídos em diferentes razões C/T para etanol (A-E).
Após a construção dos diagramas, uma amostra de microemulsão de composição 20%
de água e 20% de biodiesel em diferentes razões C/T (2; 1,5; 1; 0,5 e 0,25) foi
selecionada para estudos iniciais do seu comportamento eletroquímico, utilizando
a técnica de impedância eletroquímica. Na Figura 2a, são apresentados alguns
resultados preliminares de impedância eletroquímica obtidos para o aço em
microemulsões de biodiesel-água-etanol/Triton™ nas diferentes razões
cotensoativo/tensoativo analisadas.
Observa-se na Figura 2b, duas constante de tempo e um patamar nas altas
frequências, associado à resistência da solução (RS) bem definido para ambas as
razões C/T. Observa-se também um andamento oscilante a baixa frequência com o
decorrer do tempo, o que vem indicar a resistência do meio e o fenômeno de
interface metal/microemulsão. Outros testes estão em fase de andamento para que
possa comparar outras composições das microemulsões e também avaliar as
microemulsões já identificadas utilizando o isopropanol e n-butanol como
cotensoativos e o brometo de cetiltrimetilamônio como surfactante.
CONCLUSÕES: O BMB-100 produzido encontra-se dentro dos limites estabelecidos pela ANP,
tornando-o uma amostra real do que é utilizado como combustível, validando a
pesquisa para aplicações futuras. É possível formar microemulsões clássicas de
água, cotensoativo/tensoativo com o BMB-100. As análises realizadas sobre a
reatividade do aço para armazenamento do biodiesel permitirá determinar parâmetros
característicos diretamente relacionados com as especificações do produto. Com
isso é possível dar inicio a adaptação e otimização de um dispositivo para ser
aplicado no controle da qualidade do combustível.
AGRADECIMENTOS: UFMA, FAPEMA, CNPQ, CAPES, LAPQAP, LPQA.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: [1] Legislação-biodiesel www.anp.gov.br. Disponível em: http://www.anp.gov.br/?id=470. Acesso em: 20. Abr. 2013.
[2] Kumar, P., Mittal, K. L., Handbook of Microemulsion Science and Technology, 1999, Marcel Dekker, Inc., New York.
[3] Martiniano, L. C.; Gonçalves, V. R. A.; Yotsumoto Neto, S.; Maques, E. P.; Fonseca, T. C. O. da; Paim, L. L. ; Gouveia, A. S.; Stradiotto, N. R. ; Aucelio, R. Q.; Cavalcante, G. H. R.; Marques, A. L. B.. Direct simultaneous determination of Pb(II) and Cu(II) in biodiesel by anodic stripping voltammetry at a mercury-film electrode using microemulsions. Fuel (2012).
[4] Lôbo, I. P.; Ferreira, S. L. C.; Costa, S. L. Biodiesel: parâmetros de qualidade e métodos analíticos, V.32, No. 6, 2009.