Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: PRODUÇÃO DO BIODIESEL METILICO UTILIZANDO COMO MATÉRIA-PRIMA O ÓLEO EXTRAÍDO DA BACABA (Oenocarpus distichus MART.)
AUTORES: dos Santos, C.C.A. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Lima, C.J.B. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Gonçalves, C.R. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Fraga, I.M. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO)
RESUMO: A produção de biodiesel utilizando como matéria-prima o óleo de bacaba foi
investigada. Inicialmente foi efetuada a transesterificação via catálise básica
utilizando o metanol como álcool, porém ocorreu a saponificação do produto da
reação. Foi efetuada então a transesterificação metílica via catálise ácida,
utilizando como catalisador, o ácido sulfúrico. Duas razões molares álcool/óleo
foram testadas, a primeira de 9:1, apresentou rendimento insingnificativo, não
sendo possível prosseguir com as etapas de lavagem, e nem calcular o rendimento do
produto formado. A segunda de 30:1 apresentou rendimento de 70%, o teste de
combustão evidenciou a formação do Biodiesel, que apresentou densidade de 0,91
g/cm3, dentro das especificações da ANP.
PALAVRAS CHAVES: Transesterificação; Catálise Ácida; BACABA
INTRODUÇÃO: Para a produção de biodiesel, o uso de catalisadores ácidos fornecem taxas de
conversão de triglicerídeo inferiores àquelas obtidas na catálise básica
homogênea e necessita de quantidades maiores de catalisador e relações álcool/
óleo. Também necessitam de tempos de reação mais longos, assim como consumo
energético maior. Apesar disso, a rota ácida permite a utilização de óleos e
gorduras que possuem um alto teor de ácidos graxos livres, como muitos óleos
vegetais não refinados e extraídos de forma artesanal (SOUZA, 2006). Os ácidos
utilizados no processo de transesterificação incluem ácido sulfúrico,
clorídrico, fosfórico, entre outros (ARAÚJO et al. 2008). Reações de
transesterificação metílica catalisadas por base requerem razões molares
álcool:óleo que variam entre 3, 3:1 a 6:1, enquanto que em reações catalisadas
por ácidos, a razão molar pode chegar a valores como 30:1 (FREEDMAN et al.,1986
Apud SOUZA 2006; DAMBISK, 2007). A estequiometria geral da equação requer três
mols do álcool para cada mol de triacilglicerídeo, mas a reversibilidade das
reações envolvidas torna necessário o emprego de um excesso de álcool no meio de
reação com intuito de promover um aumento no rendimento em ésteres (biodiesel)
(MENEGHETTI et al., 2013; SANTOS & PINTO, 2009). Segundo Santos, (2007) na
catálise ácida, utiliza-se usualmente uma razão molar de 30:1, a quantidade de
catalisador varia entre 0.5 a 1 mol%. Diante do exposto, esse estudo teve como
objetivo produzir biodiesel a partir do óleo extraído da bacaba de índice de
acidez de 7,14 mgKOH/g. O álcool metílico (metanol) foi o álcool escolhido para
processar a reação, foram feitos experimentos via catálise ácida e via catálise
básica a fim de avaliar a melhor rota para essa reação.
MATERIAL E MÉTODOS: Primeiramente realizou-se a transesterificação do óleo extraído da polpa da
bacaba, utilizando como catalisador, 1% de hidróxido de potássio, em relação a
massa do óleo. O álcool utilizado foi o metanol, utilizando a razão molar de
6:1. A reação de transesterificação se processou durante 1h a 70ºC, sob forte
agitação. Após cessar a reação, a mistura foi levada ao funil de separação de
500 mL, no qual foi deixada por 24hs a fim de que houvesse total separação de
fases. Na segunda etapa realizou-se a transesterificação do óleo, utilizando
como catalisador o ácido sulfúrico P.A, na proporção de 2% em relação a massa de
óleo, o álcool utilizado foi o metanol e foi adicionado em excesso de 9:1 em
relação a quantidade molar de óleo (CONCEIÇÃO et al, (2008). A reação de
transesterificação se processou durante 1h a 70ºC, sob agitação constante. Na
terceira etapa realizou-se a transesterificação do óleo, utilizando como
catalisador o ácido sulfúrico P.A, na proporção de 2% em relação a massa de
óleo, o álcool utilizado foi o metanol e foi adicionado em excesso de 30:1 em
relação quantidade molar de óleo de acordo com Souza (2006). A reação de
transesterificação se processou durante 1h a 70ºC, sob forte agitação. Após
cessar a reação, a mistura foi levada ao funil de separação de 500 mL, no qual
foi deixada por 24hs a fim de que houvesse total separação de fases. O biodiesel
foi então lavado com água a uma temperatura de 90ºC, o seu pH foi neutralizado
com solução 0,1M de NaOH, e posteriormente o mesmo foi filtrado com sulfato de
sódio anidro segundo Souza (2006). A determinação da densidade do óleo foi
realizada utilizando um picnômetro de 25mL. O teste de combustão foi realizado
segundo Geris et al., (2007).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A transesterificação por catalise básica apresentou resultados insatisfatórios,
ocorrendo a formação de sabão, mesmo realizando diversas tentativas, pois o
índice de acidez estava acima do recomendado pela literatura. Em virtude disso
não houve separação de fases e impossibilidade da recuperação do álcool em
excesso. A alta acidez do óleo recomenda-se então o uso de catálise ácida. Para
a produção de Biodiesel metílico via catálise ácida utilizando um excesso de 9:1
de metanol, após reação e 24hs de decantação em funil de separação, a formação
de duas fases foi evidenciada, a fase mais densa, portanto, inferior trata-se da
glicerina, e a fase superior, biodiesel, essa fase porém constituía-se de um
volume de biodiesel não significativo, por esse motivo não prosseguiu-se com as
etapas de lavagem, e ficou comprovado que esse a razão molar álcool/óleo 9:1
fornece baixas conversões na catálise ácida conforme mostra a literatura (SERRA,
2010; CONCEIÇÃO et al. 2008). Para a produção de Biodiesel metílico via catálise
ácida utilizando um excesso de 30:1 de metanol, obteve-se uma conversão de 70 %
e uma densidade de 0,91 g/cm3. O teste de combustão, comprovou a formação do
biodiesel.Conceição et. al, (2008), produziu Biodiesel etílico de óleo de Bacaba
a partir da transesterificação via catálise ácida, tendo como catalisador o
ácido metano sulfônico. A razão molar álcool/óleo foi de 9:1, e a concentração
do catalisador foi de 2% em relação à massa do óleo, e concluíram que a rota
proposta para a síntese do biodiesel etílico de bacaba foi satisfatória. Os
resultados obtidos na caracterização e no teor de éster revelaram uma boa
conversão. Neste estudo, aplicando a razão molar de 30:1 obteve-se aumento
significativo na taxa de conversão.
CONCLUSÕES: A produção de biodiesel metílico a partir do óleo de Bacaba via catálise básica
foi inviável devido à alta acidez do óleo. A produção de Biodiesel metílico via
catálise ácida utilizando razão molar álcool/óleo foi de 9:1 apresentou baixo
rendimento, corroborando com o que diz a literatura sobre trabalhar com razão
molar álcool/óleo de 30:1 na catálise ácida, o que contribui para maiores
rendimentos, 70%, de Biodiesel produzido. A transesterificação de Biodiesel
metílico via catálise ácida, é promissora, porém o produto obtido deve ser
investigado em relação aos parâmetros exigidos na ANP.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ARAUJO, L. R. R.; ZOTIN, F. M. Z.; SCOFIELD, C. F.; RODRIGUES, T. V.; LAVATORI, M. P. A.; PORTILHO, M. Transesterificação etílica de óleo de soja via catálises básica e ácida. 48º CONGRESSO BRASILEIRO DE QUÍMICA, Rio de Janeiro, outubro de 2008. Anais...Rio de Janeiro, 48º Congresso Brasileiro de Química, 2008
CONCEIÇÃO, L. R. V.; ALMEIDA, R. C. S.; PANTOJA, S. S.; SILVA, M. M. C.; COSTA, C. E. F.; ROCHA FILHO, G. N.; ZAMIAN, J. R. Caracterização Físico-Química e Térmica do Biodiesel Etílico de Bacaba (Oenocarpus bacaba, Mart.). In: 48º CONGRESSO BRASILEIRO DE QUÍMICA, Rio de Janeiro, outubro de 2008. Anais...Rio de Janeiro, 48º Congresso Brasileiro de Química, 2008.
COSTA, R.A.B. Estudos da eficiência de operação e consumo de energia em plantas de produção de biodiesel. Dissertação apresentada a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, pág. 18, 2009.
DAMBISK, L. Síntese de biodiesel de óleo de nabo forrageiro empregando metanol supercrítico. Dissertação para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Materiais em Curitiba - UTFPR. Curitiba, pág. 15, 2007.
GERIS, R.; SANTOS, N. A. C.; AMARAL, B. A.; MAIA, I. S.; CASTRO, V. D.; CARVALHO, J. R. M. Biodiesel de soja - reação de transesterificação para aulas práticas de química orgânica.Rev. Quím. Nova, vol.30, n 5,São Paulo, 2007.
MENEGHETTI, S. M. P.; MENEGHETTI, M. R.; BRITO, Y. C. A Reação de Transesterificação, Algumas Aplicações e Obtenção de Biodiesel. Rev. Virtual Quim.5, 63-73, 2013.
SANTOS, A. F. X. G. Catalisadores Heterogéneos para a Produção de Biodiesel. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente na Universidade Técnica de Lisboa -Instituto Superior Técnico. Lisboa pág. 26, 2007.
SANTOS, A.P.B.; PINTO, A.C. Biodiesel: uma alternativa de combustível limpo. Rev. Quimica Nova na Escola, 31, p. 2009.
SERRA, T.M. Desenvolvimento De Catalisadores A Base Deestanho(Iv), Para Produção De Ésteres Metílicos De Ácidos Graxos, Via Transesterificação E Esterificação. Dissertação apresentada a Unidade Acadêmica Centro de Tecnologia-UFAL, Maceió, 2010.
SOUZA, C. A. Sistemas catalíticos na produção de biodiesel por meio de óleo residual. Anais... 6º. Encontro. Energ. Meio Rural, pág. 2-3, 2006.