OBTENÇÃO DE BIOQUEROSENE A PARTIR DE ÓLEO DE COCO COM ANÁLISE DE RESSONÂNCIA MAGNÉTICA NUCLEAR E ESPECTROSCOPIA INFRAVERMELHO

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Analítica

Autores

Fidêncio, P. (UFVJM) ; Gonçalves, L. (UFVJM) ; Pinto, T. (UFVJM)

Resumo

Devido ao esgotamento das reservas de petróleo do mundo, têm sido necessário explorar novas fontes de energia, que devem ser economicamente competitiva, tecnicamente viável e ambientalmente favorável. Deste modo, pesquisas sobre fontes alternativas de energia têm aumentado cada vez mais. Os biocombustíveis surgiram como uma ideia alternativa de escapar do uso atualmente predominante de combustíveis fósseis e petróleo. O presente trabalho teve como objetivo obter o bioquerosene a partir de óleo de coco, através da reação de transesterificação por meio de catálise homogênea básica, com análise de RMN e Espectroscopia na região do IV. Os espectros de IV apresentaram as bandas características do bioquerosene e os dados espectroscópicos de RMN confirmaram a obtenção dos ésteres.

Palavras chaves

bioquerosene; óleo de coco; transesterificação

Introdução

Os biocombustíveis surgiram como uma ideia alternativa de escapar do uso atualmente predominante de combustíveis fósseis e petróleo para a produção de combustíveis de energia. A mudança da dependência mundial dos combustíveis fósseis para as tecnologias de produção de energias renováveis visa à criação de condições ambientais favoráveis e uma economia sustentável (DAMARTZIS, 2010).Existem várias razões para a pesquisa de um combustível alternativo. A primeira razão principal é o aumento da demanda de combustíveis fósseis em todos os setores da vida humana, seja para transporte, geração de energia, processos industriais, aviação e consumo residencial. A segunda razão é que os recursos de combustíveis fósseis não são renováveis, e eles se esgotarão num futuro próximo. Atualmente, os dois principais biocombustíveis utilizados no Brasil são o etanol e o biodiesel, que é produzido a partir de óleos vegetais ou de gorduras animais e adicionado ao diesel de petróleo em proporções variáveis. Além do etanol e do biodiesel, outro biocombustível vem sendo pesquisado e estudado no Brasil e no mundo: o biquerosene. Para a produção de bioquerosene diversas matérias-primas podem ser utilizadas, dentre elas o óleo de coco(IATA, 2008). A produção de biocombustíveis nada mais é que a transformação química de óleo vegetal in natura em ésteres de ácidos graxos, chamada de transesterificação. A transesterificação é a reação dos triglicerídeos em ésteres de alquila de ácidos graxos e alcoóis de baixo peso molecular, tais como metanol e etanol na presença de catalisador (ATADASHI, 2011). Teve-se como objetivo deste trabalho a obtenção de bioquerosene a partir de óleo de coco, utilizando álcool etílico e hidróxido de sódio, com análise de RMN e Espectroscopia IV.

Material e métodos

Para a reação de transesterificação pesou-se uma amostra de 25g de óleo de coco, aquecendo-a a 70ºC. Utilizou-se uma massa de hidróxido de sódio, NaOH, de 0,25g para cada reação, sendo esse valor fixo. Variou-se o volume do álcool etílico para todas as reações. O volume de etanol utilizado em cada proporção foi determinado a partir do número de mols do óleo de coco (3,426x10-2mol) e em seguida o volume do etanol. As proporções utilizadas para o álcool com relação ao óleo foram: 7:1; 8:1; 9:1; 10:1; 11:1 e 12:1 em volumes. Assim, misturou-se o álcool etílico com o NaOH e aqueceu a 70ºC. Em seguida, misturou-se o óleo de coco com a solução de NaOH e deixou-se em aquecimento e agitação constante por 30 minutos. Colocou-se a mistura em um funil de decantação por um período de 24 horas. Após o tempo necessário para separação das fases da mistura, retirou-se do funil de decantação a amostra inferior – glicerina – e manteve-se no mesmo a parte superior – éster de ácido graxo, para lavagem com solução acidifica. Preparou-se a água acidificada a partir da mistura de 20 mL de Hexano P.A.,da marca Synth, 25 mL de ácido clorídrico 0,1 mol/L e 20 ml de água destilada. A solução de ácido clorídrico 0,1mol/L foi preparado a partir da diluição de 4,03 mL de HCl P.A. em 100 mL de água deionizada em uma balão de 500 ml. Após o resfriamento, completou-se com água até o menisco. Após a lavagem, deixou-se o sistema em repouso por 20 minutos. Lavou-se o produto obtido por três vezes, eliminando-se o rejeito. Após lavagem, colocou-se a amostra obtida na estufa a 70ºC com o intuito de evaporar a água acumulada na amostra. Os espectros de infravermelho do biodiesel, foram obtidos em pastilhas de KBr e as amostras de ésteres foram caracterizadas através de análise de RMN.

Resultado e discussão

A determinação das características físico-químicas do óleo foi necessária para indicar o seu estado de conservação, e consequentemente garantir a produção de um bioquerosene de boa qualidade. Geralmente,considera-se como apropriado para a produção de bioquerosene, o óleo com teores de umidade, acidez e índice de peróxidos abaixo de 0,5%, 2 mg de KOH/g e 10 mg de O2/Kg de óleo respectivamente (SANTOS, 2008), o que de acordo com os resultados obtidos está dentro do padrão (0,038%; 0,262mg e 1,14mg). A amostra que apresentou maior rendimento foi a de proporção 12:1, com 97,7% de conversão, os demais tiveram um percentual na faixa de 78 a 96%. A espectroscopia na região do Infravermelho foi utilizada para identificar o produto e estudar a influência da concentração no éster. Foram feitas as análises nas proporções: 7:1, 8:1, 10:1, 11:1 e 12:1.Comparando-se todos os espectros (Figura 1) percebemos a semelhança entre eles. Em todos eles percebemos a presença das bandas características de um éster nas regiões entre 1750 – 1740 cm-1 e 1300 – 1050 cm-1; bandas na região típica dos alifáticos, entre 2960 – 2850 cm-1 e na região de aproximadamente 720 cm-1, aparece em todos os espectros uma banda característica de grupos metilênicos (CH2)n para n>3, caracterizando um bioquerosene(SILVERSTEIN, 2007). Os dados espectroscópicos de RMN não só confirmaram a obtenção dos ésteres, como forneceram informações sobre a pureza do bioquerosene de óleo de coco. No espectro de RMN 13C (Figura 2) foram observados os seguintes sinais:um multipleto na região de, 15 a 35 ppm, atribuído aos grupos metilênicos da cadeia carbônica do éster, sinais na região de aproximadamente 60 e 70 ppm, devido ao grupo CH2 e sinais intensos na região entre 130 a 140 ppm, indicando a insaturação.

Conclusões

A amostra do produto que apresentou maior rendimento foi a de proporção 12:1, com 97,7% de conversão em éster de óleo de coco. A utilização do catalisador básico (NaOH) também colaborou muito para a eficiência do procedimento, visto que a reação ocorreu em um curto tempo e com alta conversão para todas as proporções. As informações obtidas por espectrometria de Ressonância Magnética Nuclear e Espectroscopia na região do Infravermelho, confirmaram a composição química predominantemente insaturada dos ésteres de ácidos graxos, que formam o bioquerosene. Alcançou-se, assim, objetivo do trabalho.

Agradecimentos

À Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. À CAPES.

Referências

1. ATADASHI, I. M., AROUA, M. K., AZIZ, A. R. A., SULAIMAN, N. M. N. The effects of water on biodiesel production and refining technologies: A review. RenewableandSustainable Energy Reviews. 2011.
2. DAMARTZIS, T.; ZABANIOTOU, A. Thermo chemical conversion of biomass to second generation biofuels through integrated process design — A review. RenewableandSustainable Energy Reviews. 2010.
3. IATA(2008) International Air Transport Association - Building Greener Future - 3ª edição, Suíça.
4. SANTOS, J. R. D. J. Biodiesel de babaçu: Avaliação térmica, oxidativa e misturas binárias. Tese (Doutorado em Química). Universidade Federal da Paraíba. 2008.
5. SLIVERSTEIN, R. M.; WEBSTER, F. X.; KIEMLE, D. J. Identificação Espectrométrica de compostos orgânicos. Editora LTC, Rio de Janeiro, 2007.