PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEL COM GORDURA DE ESGOTO DOMÉSTICO PELOS PROCESSOS DE TRANSESTERIFICAÇÃO E PIRÓLISE TÉRMICA

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Ambiental

Autores

Barão, F.R. (UPF) ; Mistura, C.M. (UPF) ; Gonçalves, V.C. (UPF) ; Genari, M.Z. (UPF)

Resumo

O ato de despejar descontrolada e inadequadamente efluentes domésticos causa inúmeros e sérios problemas. Estes resíduos podem causar diversos danos ambientais, como entupimento de encanamentos hidráulicos, desequilíbrio da cadeia alimentar aquática, atrativos para pragas urbanas entre outros. Em busca da minimização destes impactos, busca-se a conversão da gordura residual das caixas de gordura, matéria-prima esta de baixo custo, oriunda de fontes no Campus I da Universidade de Passo Fundo (UPF), RS, através de seu tratamento pelos processos de craqueamento térmico e transesterificação ácida e básica, como comparativo na geração de biocombustível. O processo que melhor se prestou para esta conversão foi o craqueamento térmico, apresentando melhor rendimento.

Palavras chaves

pirólise; transesterificação; gordura de esgoto

Introdução

Inúmeros problemas ambientais provêm do descarte inadequado de resíduos, dentre eles os efluentes domésticos, estes vem poluindo solos e meios aquáticos. Perante a necessidade de minimizar estes impactos e da alta escassez e preço do petróleo, a gordura residual descartada em redes de esgoto doméstico, pode contribuir para produção de um biocombustível alternativo (VANZ, 2012).80% da energia consumida provém de combustíveis fósseis (MOHANTY, 2003). No entanto, essas fontes são limitadas e possuem previsão de esgotamento em um futuro próximo, o que faz com que se busquem fontes de energia alternativa para atender a estas demandas (DEMIRBAS, 2005).As Estações de Tratamento de Efluentes, ETEs, são imprescindíveis para o cumprimento da legislação referente ao descarte de efluentes em mananciais hídricos. Porém, essas ETEs geram resíduos durante o processo de tratamento, como lodo e gorduras. Baseado nestas condições buscam-se, alternativas viáveis para a minimização e reutilização desse resíduo. Assim, conciliando a resolução de um problema ambiental com a correta operação da ETE-UPF, esta pesquisa utilizou-se desta gordura residual como matéria-prima para a produção de biocombustíveis. Avaliou-se a produção de biocombustível através da gordura descartada em esgoto doméstico por processos de transesterificação ácida e básica e pirólise térmica.

Material e métodos

A matéria-prima para a preparação dos biocombustíveis foi o resíduo sólido (gordura) proveniente da rede de esgoto da ETE-UPF (amostra 1). As amostras brutas coletadas foram caracterizadas. Foram submetidas a pré-tratamentos de aquecimento, decantação e filtração a vácuo para retirada de materiais sólidos grosseiros. Preservadas sob refrigeração e ao abrigo da luz, e submetidas aos processos de pirólise térmica e transesterificação ácida e básica. Para desemulsificação dos resíduos gordurosos presentes na amostra utilizou-se a metodologia de Portela (2011). O sistema resultante da filtração foi dissolvido em n-hexano, 3 alíquotas de 50 mL com 50 mL de solvente e agitadas por 30 min, para haver a extração da gordura de interesse. Submeteu-se a gordura extraída, em um rotaevaporador a 70 °C, para a recuperação do solvente. Para as reações de transesterificação ácida e alcalina e a pirólise, os ensaios foram realizados em triplicata para estudo dos rendimentos obtidos. Para produção do biodiesel por transesterificação utilizaram-se métodos descritos em Santos (2007). Para a produção de biocombustível por transesterificação com catálise ácida utilizou-se o ácido sulfúrico como catalisador, aquecimento (78 °C) e agitação. O tempo de reação foi de 5 h. Após este período, o sistema permaneceu em repouso até separação das fases, realizando a coleta e lavagem com água a 70 °C do biodiesel formado. Amostras de cada resíduo foram submetidas a craqueamento térmico conforme descrito em Mistura et al. (2008) modificado de Suarez et al. (2007) (conforme Figura 1). Os sistemas com as amostras tiveram a massa medida para avaliação dos rendimentos antes e depois.

Resultado e discussão

Dos 1500 g de amostra bruta tratada, foram extraídos, 195 g de matéria graxa. No processo obtiveram-se 13% de rendimento de gordura da amostra bruta 1 da ETE, após, a mesma foi encaminhada para as reações de transesterificação ácida, básica e pirólise, os biocombustíveis foram caracterizados segundo Silva (2008), Santos (2007) e Brasil (2013), todos apresentaram-se com valores recomendados para uso como combustível. Os rendimentos médios obtidos foram os seguintes: para a transesterificação ácida rendimentos de 65% (±4,6), com n=9; para transesterificação básica obtiveram-se rendimentos de 71% (±7,6), com n=12 e para a pirólise térmica obtiveram-se rendimentos de 83% (±10,6), com n=12, nas reações de craqueamento não têm-se a formação de glicerina residual, característica das reações de transesterificação, mas produz-se um resíduo chamado de coque que fica no fundo do balão reacional.

Reator de bancada para produção de craqueamento térmico da gordura da ETE UPF.

Conclusões

Os resultados indicam que este tipo de resíduo pode ser submetido a processos de reaproveitamento para produção de biocombustíveis, da ETE da UPF, poderia ser produzida uma quantidade considerável de biocombustíveis com o resíduo oleoso do flotador. O método da pirólise térmica foi o que mostrou-se mais promissor pois apresentou rendimentos médios de 71% de biocombustível.Os resíduos devem ser reaproveitados sempre que possível e viável, evitando o descarte dos mesmos em aterros ou mesmo, sua destinação inadequada. A reação de pirólise é uma alternativa para utilizar este resíduo de ETE.

Agradecimentos

Ao Setor de Saneamento Ambiental da UPF (SSA) pelo fornecimento das amostras e acompanhamento ao trabalho.

Referências

BRASIL, ANP – Agência Nacional do Petróleo. Resolução no. 7 de 19 de março de 2008. DOU 20 de março de 2008.
DEMIRBAS, A. Biodiesel production from vegetable oils via catalytic and non-catalytic supercritical methanol transesterification methods. Progress in Energy and Combustion Science, p. 466-487, 2005.
MISTURA, C. M. et al. Produção de piroecodiesel com óleos residuais de abatedouro avícola do Município de Marau, RS. Marau, 2008. Relatório de pesquisa – Universidade de Passo Fundo.
MOHANTY, K. K., The near-term energy challenge. AICheE Journal, v. 49, p. 2454-2460, 2003.
SANTOS, A. L. F. Avaliação da qualidade do bio-óleo de sebo bovino produzido na presença de diferentes catalisadores. In: 2º CONGRESSO DA REDE BRASILEIRA DE TECNOLOGIA DE BIODIESEL. Brasília, DF: Ministério da Ciência e Tecnologia, 2007.
SILVA, P. R. F.; FREITAS, T. F. S. Biodiesel: o ônus e o bônus de produzir combustível. Ciência Rural, v. 38, p. 843-851, mai/jun 2008.
SUAREZ, P. A. Z. et al. Transformação de triglicerídeos em combustíveis, materiais poliméricos e insumos químicos: Algumas aplicações da catálise na oleoquímica. Química Nova, v. 30, n 3, p. 667-676, 2007.
VANZ, L. Avaliação da participação popular em projeto de produção de biocombustíveis com óleo de cozinha usado. VIII Simpósio Internacional de Qualidade Ambiental. Jun/2012.
PORTELA, F. M. Efeito da Catálise Ácida e Alcalina na Produção e Propriedades Físico-Químicas do Biodiesel Metílico de Pinhão Manso. 2011. 61 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Instituto de Química, Uberlândia, 2011.