Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: OBTENÇÃO DE BIODIESEL PELO MÉTODO “TRANSESTERIFICATION DOUBLE STEP PROCESS” (TDSP) USANDO MISTURA DE METANOL/ETANOL
AUTORES: Wegner, A.C. (UFRGS) ; Mello, K.S. (UFRGS) ; Guzatto, R. (UFRGS) ; Samios, D. (UFRGS) ; Peralba, M.C.R. (UFRGS)
RESUMO: Este trabalho teve como objetivo avaliar a reação de transesterificação pelo
método “Transesterification Double Step Process” (TDSP) usando como insumos óleo
de soja, catalisadores homogêneos (KOH e H2SO4) e mistura etanol/metanol em
várias proporções v/v (50:50, 75:25, 90:10). Devido as diferenças de temperatura
da reação de síntese do biodiesel metílico (80°C) e etílico (60°C), partiu-se da
proporção de mistura de álcoois de 50:50 v/v a três temperaturas (60, 70 e 80
°C). Os graus de conversão não apresentaram diferenças significativas, com
valores superiores a 96,5%. Foram realizados ensaios com proporções de
etanol/metanol de 75:25 e 90:10 na temperatura de 60°C. Os resultaram mostraram
rendimento de 99% de biodiesel, com predominância dos ésteres etílicos sobre os
metílicos.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Mistura; Analítica
INTRODUÇÃO: O desenvolvimento de fontes alternativas de energia com características
renováveis e de menor impacto ambiental torna-se cada vez mais imprescindível.
Combustíveis alternativos devem ser tecnicamente praticáveis, competitivos,
aceitáveis ambientalmente e prontamente disponíveis (SRIVASTAVA et al., 2000). O
biodiesel é considerado a melhor escolha em combustível alternativo por ter
características ambientalmente mais amigáveis e propriedades funcionais
similares ao óleo diesel, somado ao fato que considerando que seus materiais de
partida são renováveis (MA; HANNA, 1999; MARCHETTI et al.,2007; PALASH et
al.,2013). A transestericação é o método de obtenção de biodiesel que se dá pela
reação entre ácidos graxos dos óleos vegetais e álcool. O principal produto é
uma mistura de ácidos graxos de ésteres de cadeia longa (SUBRAMANIAM et al.,
2013; SUNGWORNPATANSAKUL et al., 2013).O método “Transesterification Double Step
Process” (TDSP) tem sido apresentado na literatura como a combinação consecutiva
de catálise alcalina e ácida. Este método apresenta um alto grau de conversão e
permite um procedimento mais rápido, com clara separação de fases, formando um
biodiesel de alta pureza, tanto para o etílico como para o metílico (GUZATTO et
al., 2011; SAMIOS et al., 2009). Se for possível reduzir o uso de metanol na
produção de biodiesel, sem mudanças nos tempos, temperaturas de reação e consumo
de reagentes, podemos usar uma mistura de etanol/metanol para a reação de
transesterificação, tirando vantagem das melhores propriedades solventes do
etanol e do melhor equilíbrio de conversão do metanol, visando uma otimização do
processo e melhoria das propriedades do produto final, e diminui-se também a
dependência de fontes sintéticas do metanol (ISSARIYAKUL et al., 2007; LAM; LEE,
2011).
MATERIAL E MÉTODOS: Para a realização da síntese de biodiesel pelo método TDSP, usando uma mistura
de alcoóis, iniciou-se a primeira fase da síntese usando óleo de soja puro,
comercial (Cocamar Cooperativa Agroindustrial, Maringá, BR), etanol (95.0% P.A.,
Synth, Diadema, BR), metanol (99% PA-ACS, F.Maia, Cotia/SP, BR) e KOH (85%
Pureza, Synth, Diadema/SP, BR). Preparou-se uma mistura de metanol/etanol em
proporção 50:50 (v/v), ao qual foi adicionado KOH como catalisador. Aqueceu-se o
óleo em banho-maria até 60°C, sob agitação, e adicionou-se a mistura de alcoóis
e catalisador, sendo deixado reagir em refluxo, aquecimento e agitação por 40
minutos. Para a segunda fase da reação, preparou-se uma mistura de
etanol/metanol em proporção de 50:50 ao qual foi adicionado H2SO4 (95-98% PA,
F.Maia Cotia/SP, BR) como catalisador. A mistura de álcoois e ácido foi
adicionada ao balão reacional, onde já estavam os produtos da primeira fase da
reação. Essa mistura foi mantida sob aquecimento a 60°C, refluxo e agitação
constantes por 2h30min. O passo seguinte foi remover o excesso de álcool
utilizando um rotaevaporador. A mistura glicerol e biodiesel foi adicionada a um
funil de separação, no qual foi feita a lavagem com água destilada (eliminação
dos resíduos de ácido remanescentes da segunda fase da reação) e posterior
isolamento da fase orgânica (biodiesel). Ao biodiesel obtido foi adicionado
Na2SO4 anidro (99% PA, Nuclear, Diadema, BR) para remoção de vestígios de água.
O mesmo procedimento de reação acima descrito foi realizado para as temperaturas
de 70 e 80 °C. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. O grau de
conversão do biodiesel foi determinado pela técnica de ¹HRMN em um aparelho
Varian Inova 300MHz usando CDCl3(99.8% D, Cambridge Isotope Laboratories,
Andover/MA, USA) como solvente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As médias dos graus de conversão dos biodieseis obtidos estão sumarizadas na
tabela 1. No estudo da influência da temperatura no grau de conversão e na
proporção de etanol/metanol 50:50 v/v, observou-se que a alteração da
temperatura na segunda fase da reação não influenciou na proporção de etil
ésteres e metil ésteres produzidos, e que os valores de conversão foram muito
próximos e acima de 96,5%. Observou-se também que com o decréscimo da
temperatura, decresce o grau de conversão, porém, todas atingiram o mínimo de
transformação exigido pela ANP (96,5%). O biodiesel obtido em todos os ensaios
tem aparência límpida e cor amarelada. A separação de fases foi melhor na
proporção 50:50 do que nas demais, onde foi percebido um pequeno grau de
emulsificação. Os graus de conversão foram calculados através da normalização da
integral dos picos de etil éster e metil éster do espectro de ¹HRMN, segundo a
literatura (GUZATTO; DE MARTINI; SAMIOS, 2011; GUZATTO et al., 2012).
Tabela 1
Média da conversão de óleo de soja em metil e etil
ésteres, e o % de ésteres etílicos e metílicos
produzidos.
CONCLUSÕES: Do presente trabalho conclui-se que é possível realizar a síntese de biodiesel
pelo método TDSP usando mistura de alcoóis etílico e metílico e obtenção de
rendimento satisfatório de produção de ésteres acima de 96,5% nas proporções
utilizadas. Mais estudos são necessários para verificar a tendência das conversões
em relação à alteração da temperatura na segunda fase da reação, bem como testes
físico-químicos para determinação da qualidade dos mesmos.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GUZATTO, R. et al. Transesterification double step process modification for ethyl ester biodiesel production from vegetable and waste oils. Fuel, v. 92, n. 1, p. 197–203, fev. 2012.
GUZATTO, R.; DE MARTINI, T. L.; SAMIOS, D. The use of a modified TDSP for biodiesel production from soybean, linseed and waste cooking oil. Fuel Processing Technology, v. 92, n. 10, p. 2083–2088, out. 2011.
ISSARIYAKUL, T. et al. Production of biodiesel from waste fryer grease using mixed methanol/ethanol system. Fuel Processing Technology, v. 88, n. 5, p. 429–436, maio. 2007.
LAM, M. K.; LEE, K. T. Mixed methanol–ethanol technology to produce greener biodiesel from waste cooking oil: A breakthrough for SO42−/SnO2–SiO2 catalyst. Fuel Processing Technology, v. 92, n. 8, p. 1639–1645, ago. 2011.
MA, F.; HANNA, M. A. Biodiesel production : a review 1. v. 70, p. 1–15, 1999.
MARCHETTI, J. M.; MIGUEL, V. U.; ERRAZU, A. F. Possible methods for biodiesel production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 11, n. 6, p. 1300–1311, ago. 2007.
PALASH, S. M. et al. Impacts of biodiesel combustion on NOx emissions and their reduction approaches. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 23, n. x, p. 473–490, jul. 2013.
SAMIOS, D. et al. A Transesterification Double Step Process — TDSP for biodiesel preparation from fatty acids triglycerides. Fuel Processing Technology, v. 90, n. 4, p. 599–605, abr. 2009.
SRIVASTAVA, A.; PRASAD, R. Triglycerides-based diesel fuels. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 4, n. 2, p. 111–133, jun. 2000.
SUBRAMANIAM, D. et al. Bio-diesel production and its engine characteristics—An expatiate view. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 22, p. 361–370, jun. 2013.
SUNGWORNPATANSAKUL, P. et al. Enhancement of biodiesel production reaction employing the static mixing. Fuel Processing Technology, v. 116, p. 1–8, dez. 2013.