ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Orgânica
Autores
Pereira Roberto, N. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA) ; Souza Rodrigues, H. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA) ; Ruggiero, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA) ; Barbosa Arruda, E. (UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO) ; Batista, A.C.F. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA)
Resumo
O biodiesel é uma mistura de ésteres monoalquílicos produzidos a partir da reação de transesterificação entre triglicerídeos presentes em óleos e gorduras e um álcool de cadeia curta. Este combustível pode substituir parcial ou totalmente o diesel convencional. Com o objetivo de avaliar as variáveis que influenciam significativamente a reação de transesterificação, bem como obter uma resposta satisfatória com um número reduzido de experimentos, foi elaborado uma planejamento fatorial fracionário 25-1. Foram avaliados os fatores (variáveis): concentração do catalisador, velocidade do reator temperatura do sistema, tempo de reação e razão molar, álcool/óleo. O rendimento da reação foi calculado pela razão entre a massa de biodiesel (refinado) obtido pela massa do óleo utilizado como matéria.
Palavras chaves
biodiesel; amendoim; planejamento fatorial
Introdução
O biodiesel é uma mistura de ésteres monoalquílicos produzidos a partir da reação de transesterificação entre triglicerídeos, presentes em óleos e gorduras, e um álcool de cadeia curta, geralmente metanol ou etanol, na presença de um catalisador, podendo ser ácido, básico ou enzimático. Este combustível pode substituir parcial ou totalmente o diesel de petróleo convencional(FERRARI; OLIVEIRA; SCABIO, 2005). A maior parte do biodiesel produzido atualmente no mundo utiliza a soja como matéria prima, porém todos os óleos vegetais contendo triglicerídeos saponificáveis podem ser convertidos em biodiesel(BATISTA et al., 2012). Na Europa, mais especificamente Alemanha, o óleo de colza (canola) representa grande parte dos óleos destinados à produção de biodiesel. O amendoim é uma oleaginosa cultivada em várias regiões do mundo. Com aproximadamente 50% de óleo. Os ácidos graxos que condensam os ésteres possuem em torno de 80% de insaturação. A semente do amendoim pode ser uma matéria prima promissora para a fabricação de biodiesel(VICENTE et al., 1998). Com o objetivo de avaliar as variáveis que influenciam significativamente a reação e obter uma resposta satisfatória com um número reduzido de experimentos foi elaborado uma planejamento fatorial fracionário 25-1. Foram avaliados os fatores (variáveis): concentração do catalisador, velocidade do reator, temperatura do sistema, tempo de reação e razão molar álcool/óleo.
Material e métodos
A conversão do óleo de amendoim em ésteres foi realizada através de transesterificação alcalina homogênea, utilizando metanol como reagente e hidróxido de potássio como catalisador. A reação foi submetida a sistema de agitação mecânica com controle de temperatura e velocidade; sistema de decantação para separação de fases biodiesel-glicerina. A tabela 1 apresenta os limites de intervalos quantitativos utilizados nos ensaios experimentais para concentração de catalisador (0,5% à 1,5%); temperatura (30º C à 50ºC); tempo de reação (30 min à 60 min); velocidade da reação em rpm (400 à 600 rpm) e razão molar metanol:óleo (7:1 e 9:1). A reação foi monitorada por cromatografia de camada delgada. Foram determinadas as seguintes características físico-químicas para o biodiesel obtido: índice de acidez, índice de peróxido, viscosidade cinemática e densidade. Como ferramenta estatística para análise dos dados obtidos foi utilizado o software Statística 7.
Resultado e discussão
Conforme os resultados obtidos, as variáveis e seus respectivos valores, para os
efeitos principais e efeitos de interações foram: concentração de catalisador
(22,0), temperatura (4,4); catalisador e temperatura (-3,3), razão molar e a
temperatura (-3,0). Os demais efeitos e interações revelaram-se não
significativos, pois estão próximo de zero, ou seja, são da mesma ordem da
medida do erro. Os experimentos 8, 12 e 16 ofereceram os maiores rendimentos,
97% de biodiesel obtido, sendo, portanto, o nível superior da concentração do
catalisador, o fator que mais influencia o rendimento da reação. Tais valores
estão evidenciados no gráfico de efeitos (figura 1). A determinação para as
características físico-químicas apresentaram os seguintes valores: índice de
acidez (0,35 mg de KOH/g de óleo); índice de peróxido (5 meq/Kg de óleo),
densidade (0.875 g/mL) e viscosidade cinemática (3,15 cSt).
Planejamento experimental fracionário
Distribuição Normal dos Efeitos
Conclusões
Conclui-se que os valores encontrados para as características físico-químicas do biodiesel metílico de óleo de amendoim, obtido pelo presente trabalho, atendem as especificações exigidas para o biodiesel dentro das características analisadas. Conforme os resultados a concentração de catalisador, bem como a temperatura influenciaram significativamente no rendimento do biodiesel obtido. As interações entre temperatura e catalisador exerceram pequena influência, o mesmo ocorreu com a interação entre temperatura e razão molar metanol/óleo.
Agradecimentos
PROPP/UFU, CNPq, FACIP
Referências
BATISTA, A. et al. Use of baru oil (Dipteryx alata Vog.) to produce biodiesel and study of the physical and chemical characteristics of biodiesel/petroleum diesel fuel blends. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, v. 48, n. 1, p. 13-16, 2012/03/01 2012. ISSN 0009-3092.
FERRARI, R. A.; OLIVEIRA, V. D. S.; SCABIO, A. Biodiesel de soja : taxa de conversão em ésteres etílicos, caracterização físico-química e consumo em gerador de energia. Química Nova, p. 19-23, 2005. ISSN 0100-4042.
VICENTE, G. et al. Application of the factorial design of experiments and response surface methodology to optimize biodiesel production. Industrial Crops and Products, v. 8, n. 1, p. 29-35, 1998. ISSN 0926-6690.
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