COMPARAÇÃO DAS ROTAS METÍLICA, ETÍLICA E MISTA PARA PRODUÇÃO DO BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE SOJA RESIDUAL VIA CATÁLISE BÁSICA

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Tecnológica

Autores

de Magalhães Castrillon Bassan, R. (IFMT - CAMPUS CÁCERES) ; Gonçalves, C.R. (IFMT - CAMPUS CÁCERES) ; Egues Lira, J.P. (IFMT - CAMPUS CÁCERES) ; Rodrigues, M. (IFMT - CAMPUS CÁCERES) ; Mendes, P. (IFMT - CAMPUS CÁCERES)

Resumo

O biodiesel é um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis como óleos vegetais e gorduras animais. O objetivo deste trabalho foi comparar o desempenho do metanol, etanol e mistura etanol/metanol na produção do biodiesel a partir do óleo residual residencial via catálise básica, a metodologia avaliou a conversão do óleo de soja via rotas metílica, etílica e mista (etílica+metílica) para produção de biodiesel a partir de óleo de soja residual, usando razão molar álcool/óleo=6/1, com 1,5% do catalisador KOH, na temperatura reacional 60 ºC e um tempo total de 60 minutos. O resultado da rota etílica do óleo de soja residual não ocorreu à reação de transesterificação. Os melhores rendimentos foram obtidos com a utilização do metanol por catálise básica.

Palavras chaves

Biodiesel; Alcoóis; Óleo de Soja

Introdução

O biodiesel é uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos que pode ser obtido através do processo de craqueamento (pirólise), esterificação ou transesterificação. Por ser um combustível biodegradável, ambientalmente correto e economicamente competitivo, devido à utilização de fontes renováveis de matéria-prima como óleos vegetais, gorduras animais, produtos residuais, como o óleo de fritura já usado ou catalisadores de baixo custo (GERIS et al., 2007), têm adquirido espaço no mercado nacional e internacional. Óleos de fritura são resíduos de óleos vegetais provenientes de frituras de alimentos utilizados por casas residenciais, que muitas vezes não possuem um destino e vai diretamente para o esgoto, entupindo tubulações de casas e esgoto urbano, o mesmo contamina solo e águas de rios e riachos prejudicando a fauna e a flora local. Para o homem o processo de tratamento de água fica economicamente caro e dificultoso, por necessitar de produtos químicos e filtros para purificar a água. Políticas de reciclagem, coleta de óleo e logísticas reversas vem tomando grandes proporções nos últimos anos, pois o mesmo é uma matéria prima barata para produção de diversos insumos sendo um deles o biodiesel. Há várias alterações físico-químicas que o óleo ganha no processo de fritura como o aumento dos ácidos graxos livres, índice de peróxido, índice de refração e os compostos polares totais. Para a produção do biodiesel o grande problemático é o elevado índice dos ácidos graxos livres que causam reações de saponificação no biodiesel. Assim, o presente trabalho tem como objetivo comparar o desempenho do metanol, etanol e a mistura metanol/etanol na reação de transesterificação do óleo de soja residual de uma residência de Cáceres - MT via catálise básica.

Material e métodos

Os experimentos realizados durante o desenvolvimento desse trabalho foram conduzidos nos laboratório de química do Instituto Federal de Educação Ciências e Tecnologia de Mato Grosso, Campus Cáceres. O óleo residual foi coletado em uma residência da cidade de Cáceres – MT, após a coleta, utilizou-se o método de filtração por peneira de aço inox. Num reator equipado com motor de agitação mecânica, adicionaram-se o álcool e o hidróxido de potássio. Ao ocorrer à dissolução total do hidróxido no álcool, acrescentou-se o óleo de soja na razão molar álcool/óleo de 6/1. Manteve-se o sistema sob agitação mecânica em temperatura de 60 ºC por 60 minutos. Ao cessar a reação, transferiu-se o conteúdo do balão para um funil de separação e aguardou-se a completa separação de fases durante 24 horas. Separadas as fases éster e glicerol, lavou-se duas vezes com 50 mL da solução aquosa de ácido clorídrico a 0,5% (v/v); em seguida, duas lavagens com 50 mL de solução saturada de NaCl e, verificou-se o pH estava próximo a neutralidade. Posteriormente, adicionou sulfato de sódio anidro permanecendo em repouso durante 24 horas. Repetiu-se o experimento modificando o metanol utilizado acima para etanol na proporção 9/1 álcool/óleo e um terceiro experimento usando a mistura metanol 50% + etanol 50%. Após todos os experimentos realizados, filtrou-se cada um e armazenou a fração esterificada em frasco limpo, seco e lacrado para a caracterização físico-química dos biodieseis produzidos. Todos os experimentos foram realizados em triplicatas. As análises físico-químicas realizadas seguiram a metodologia do Instituto Adolfo Lutz (2005).

Resultado e discussão

Os resultados de porcentagem de conversão (rendimento), massa específica, densidade relativa e índice de acidez para as rotas metílica e mista estão resumidas na tabela 1. No experimento usando a rota etílica do óleo de soja residual, nas condições estudadas, não ocorreuà reação de transesterificação e, consequente obtenção do biodiesel. Comparando os resultados obtidos pode-se verificar que o uso do metanol por catálise básica apresentou melhores resultados de rendimento (87%) em relação ao uso da mistura metanol + etanol (50%+50%) (80%). Em suas pesquisas Morandim et al. (2008) encontrou um rendimento de 80% quando utilizou o óleo residual na temperaturade50 ºC, catálise básica e razão molar 1:7 óleo:álcool. Meng et al. e apud L.Silva(2011) estudaram as variáveis através da otimização dos parâmetros e verificaram a melhor razão molar metanol:óleo de 9:1; 1% de catalisador KOH, temperatura de 90 ºC, tempo de reação de 50 minutos e apresentou eficiência de conversão de 89,8%. O biodiesel metílico apresentou um menor índice de acidez (0,403mgKOH/g) do que o biodiesel misto (0,490 mgKOH/g), embora as duas rotas estudadas foram satisfatórios, dentro do limite especificado pela ANP( Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis) (0,500mgKOH/g). Analisando a massa específica e densidade relativa para as rotas estudadas verificou-se queas mesmas encontram-sedentro da taxa de limite da ANP 850-900 kg/m³ e 0,85-0,90, sendo que a rota metílica os resultados foram 0,403mgKOH/g e 0,8503mgKOH/g e para a rota mista, 0,49mgKOH/g e 0,8642mgKOH, respectivamente. Estes resultados foram semelhantes aos encontrados pelas pesquisas de Morandim et al. (2008) e Meng et al. apud L.Silva(2011) que apresentaram também as propriedades físico- químicas dentro das normas da ANP.

Caracterização físico-química do Biodiesel.


Filtração, agitação mecânica e funil de separação do óleo de soja residual.

Conclusões

Após a comparação das diferentes rotas estudadas na produção do biodiesel por catálise básica foi possível concluir que o uso do etanol foi inviável nas condições estabelecidas. O metanol mostrou-se mais eficaz, com um rendimento maior e menor índice de acidez. A rota mista apresentou resultados satisfatórios, dentro dos limites especificados pela ANP. Conclui-se, portanto, que a reutilização do óleo de soja residual usado para a produção de biodiesel é uma alternativa viável, eficaz e caracteriza-se um passo importante para o desenvolvimento sustentável.

Agradecimentos

Ao INSTITUTO FEDERAL DE CIÊNCIA, EDUCAÇÃO E TECNOLOGIA DO MATO GROSSO – IFMT – CAMPUS CÁCERES.

Referências

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GERIS, R., et al.Biodiesel de soja – reação de transesterificação para aulas práticas de química orgânica. Química Nova,v.30 (5), 1369-1373, 2007.
INSTITUTO ADOLFO LUTZ. Normas analíticas do Instituto Adolfo Lutz. V.1: métodos químicos e físicos para análise de alimentos, 3ª ed. IMESP. São Paulo – SP. 2005.
MORANDIM, A.A et al. Estudo comparativo da produção de biodiesel proveniente do óleo de fritura e do óleo de soja. 5 congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas.
SILVA, T. A. R. Biodiesel de óleo residual: produção através da transesterificação por metanólise e etanólise básica, caracterização físico-química e otimização das condições reacionais.Tese de doutorado. Programa de Pós-graduação multi-institucional de doutorado em Química. Universidade Federal de Uberlândia. 2011. 152p.
VENTURINI, O. J.; LORA, E. E. S. Biocombustíveis vol. 1. Rio de Janeiro: Interciência. 2012.