Argila do município de Carolina-Ma aplicada na purificação a seco do biodiesel de soja.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Inorgânica

Autores

Brito Amorim, S.R. (UFMA) ; Brito Bezerra, C.W. (UFMA) ; Aparecida Abreu Santana, S. (UFMA) ; Cardoso, J. (UFMA) ; Soares, G. (UFMA) ; Araujo Silva, D.S. (UFMA) ; Lima, N. (UFMA)

Resumo

A etapa de purificação de combustível é de suma importância para adequá-lo às especificações regulamentadoras. Dentre os métodos de purificação, a lavagem aquosa é o mais utilizado pelas indústrias. Este tipo de lavagem é eficiente na remoção de impurezas, porém um grande inconveniente do método é a quantidade de efluentes gerados. Uma alternativa promissora à lavagem tradicional é a lavagem à seco por meio do uso de adsorventes. Nesse contexto, o presente estudo tem como objetivo investigar o uso de argila do município de Carolina-Ma como adsorventes no processo de purificação do biodiesel e comparar com o método convencional de lavagem. A argila apresentou bons resultados para o índice de acidez, teor de álcool, sabão e teor de glicerina livre se comparado com a lavagem tradicional.

Palavras chaves

BIODIESEL; LAVAGEM A SECO; ARGILAS

Introdução

O biodiesel é um combustível biodegradável e renovável, obtido a partir de óleos vegetais ou gorduras animais. A legislação Brasileira o define como “um biocombustível derivado de biomassa renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamento para geração de outro tipo de energia que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil".Após a reação, o glicerol é separado por decantação ou centrifugação. Entretanto, a fase rica em biodiesel contém, ainda, muitas impurezas como glicerol, sabão, água, mono, di e triacilgliceróis que favorecem a formação de incrustações, depósitos de sabão e corrosividade, que podem afetar o funcionamento dos motores. O processo de purificação convencional é a lavagem com água, porém esse processo gera uma grande quantidade de águas residuais, causando problemas de descarte ambiental.A principal desvantagem da utilização de água para purificar o biodiesel é o aumento do tempo e custo de produção. Um método alternativo bastante promissor, é a lavagem a seco, que não utiliza água, não gera efluentes líquidos e torna a operação de purificação mais rápida . O método de purificação a seco usa diversos materiais, tais como silicatos, argila ativada, carbono ativado, etc. Dentre estes, as argilas estão entre os materiais mais atraentes do ponto vista adsortivo. São materiais naturais de baixo custo que desempenham um papel importante como adsorvente alternativo. Elas são constituintes importantes de todos os solos e desempenham a função de eliminação natural de poluentes, através de troca iônica e mecanismos de adsorção. O emprego de argilas no processo de purificação a seco de biodiesel é uma forma alternativa de reduzir os problemas gerados pela lavagem com água.

Material e métodos

A amostra da argila foi coletada no município maranhense de Carolinas. Preparo e caracterização das argilas A argila passou, inicialmente, foi lavada com água destilada e colocadas para secar e em seguida, a argila foi triturada e peneirada até a faixa granulométrica de 25 a 75 µm. A amostra da argila foi denominada de AC (argila do município de Carolinas). A ativação da argila foi realizada do seguinte modo: colocou-se 50g da argila AC em contato com 500 mL de solução de ácido sulfúrico 3 M por 6 h a 90 °C e sob agitação constante. Após tratamento ácido, a argila foi lavada com água destilada até permanecer com a condutividade constante. Em seguida, a argila foi seca, triturada e peneirada para a faixa granulométrica de 25 a 75 µm. A argila ativada foi denominada de ATC. As argilas foram caracterizadas pelos seguintes métodos: Espectroscopia de Infravermelho; Difração de Raios X; Florescência de Raios X Produção, purificação e caracterização do Biodiesel O óleo de soja seco foi misturado com a solução alcoólica álcool metílico do catalisador (KOH). O biodiesel foi preparado usando a seguir: 100 g óleo de soja refinado; 1,5 g de hidróxido de potássio; 40 mL de metanol; 90 minutos de agitação a temperatura ambiente. Separou-se da glicerina do biodiesel por meio de um balão de decantação, o biodiesel bruto foi purificado por lavagem com água e lavagem a seco. Na lavagem a seco, colocou-se 100 mg da argila em contato com 50 mL do biodiesel por 24 hs e sob agitação constante a temperatura ambiente. Após o tempo de contato o adsorvente foi separado por filtração. Os parâmetros utilizados para caracterizar o biodiesel foram: índice de acidez, teor de sabão, teor de glicerina livre e teor de álcool, seguindo as normas da ASTM (American Society for Test And Materials).

Resultado e discussão

Os resultados das análises químicas das argilas são importantes na determinação dos elementos químicos, sob a forma de óxidos, presentes nas argilas. A composição química da argila AC e ATC e após a ativação ácida. Observa-se que a argila AC apresentou alto teor de sílica, chegando a atingir 71,21% na argila in natura e 90,77% na argila ativada com ácido. Esse aumento no teor de sílica se deve a remoção do Fe3+ e do Al3+. O índice de acidez nota-se que ocorreu um aumento após o processo de purificação, pois tanto a lavagem ácida como os adsorventes conferem um pequeno acréscimo na acidez do biodiesel. Todas as amostras ficaram abaixo do máximo permitido pela Resolução n° 14 da ANP (0,50 mg KOH/g. Durante a reação de transesterificação, ocorre reações indesejadas como a de saponificação. A legislação brasileira não define limites máximos de sabão no biodiesel, porém este contaminante pode gerar graves problemas no motor, portanto esse contaminante deve ser removido do biodiesel. Nos testes purificação realizados com o biodiesel metílico, a lavagem com água foi mais eficiente que a lavagem a seco com as argilas AC e ATC. A argilas in natura (AC) removeu menos sabão que a argila ativada (ATC), mostrando que o tratamento ácido foi bem sucedido. O percentual de metanol existente no biodiesel bruto ultrapassou o limite definido pela ANP (0,20%). Este percentual foi de 1,45 %, após o processo de purificação pela lavagem com água e com as argilas, o teor de metanol ficou dentro das especificações. As purificações realizadas com água e com a argila ATC foram as mais eficientes na remoção de metanol, deixando o biodiesel com teores de etanol em 0,05 e 0,06%, respectivamente, abaixo do limite da ANP. O teor de glicerina livre ficou bem abaixo da norma em todas as lavagens.

Composição química em % das argilas in natura e ativadas.


Parâmetros de qualidade do biodiesel tratado por diferentes métodos de purificação.

Conclusões

A lavagem a seco com o emprego de adsorvente se torna bastante atraente, devido à redução drástica dos efluentes, tornando o processo mais sustentável, e a redução substancial do tempo total de produção se comparado com a lavagem com úmida que apresenta uma grande desvantagem que é a grande quantidade de efluentes gerados. Apesar da argila de Carolina apresentar bons resultados para o índice de acidez, teor de álcool, sabão, e glicerol, todos dentro das especificações da ANP, o método tradicional obteve melhor resultado para remoção dos contaminantes.

Agradecimentos

UFMA PRH-39 LPQIA

Referências

DE PAULA, A.J.A.etal. Use of clays for purification of biodiesel. Quimica Nova, v. 34, n. 1, p. 91-95, 2011.
FACCINI, C. S. et al. Dry Washing in Biodiesel Purification: a Comparative Study of Adsorbents. Journal of the Brazilian Chemical Society, v. 22, n. 3, p. 558-563, 2011
FIGUEREDO, G. P. Propriedades físico-químicas de argilas e zeólitas do Estado do Maranhão. 2010. 143f. Dissertação (Mestrado em Química Analítica), Universidade federal do Maranhão, São Luís, 2010.