ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Tecnológica
Autores
dos Santos, V.O.B. (CIENTEC/ULBRA) ; Fritzen, T. (CIENTEC/ULBRA) ; Braun, J.V. (CIENTEC/ULBRA) ; Seckler, L.M. (CIENTEC/PUCRS) ; Lay, M.L.D. (CIENTEC) ; Fontoura, L.A.M. (CIENTEC)
Resumo
Biodiesel de óleo de canola foi obtido por transesterificação alcalina (metilato de sódio) em dois estágios, através das rotas metílica, etílica e mista, tendo como variáveis a razão molar álcool:óleo de 6:1 e 7:1 e a razão em massa CH3ONa/ óleo de 0,50%, 0,75% e 0,85%. A pureza do biodiesel, expressa como teor de ésteres graxos, foi encontrada na faixa de 91,7 a 98,0 %. As três rotas do estudo atingiram teor de ésteres graxos superiores ao exigido pela ANP (96,5%). Os melhores resultados foram obtidos quando utilizada a rota metílica, que atingiu a pureza exigida com as razões molares álcool/óleo de 6:1 e 7:1 e razões em massa CH3ONa/Óleo de 0,75% e 0,85%. As rotas etílica e mista apresentaram resultados semelhantes e a pureza do biodiesel foi obtida com álcool e catalisador nas proporções
Palavras chaves
biodiesel; metanol; etanol
Introdução
O biodiesel é obtido a partir triglicerídeos por reação com alcoóis de cadeia curta na presença de catalisadores. Metanol tem sido o álcool mais utilizado, o que pode ser atribuído ao seu menor preço e às facilidades experimentais, quando comparado a seus homólogos. O biodiesel etílico, entretanto, apresenta vantagens quando comparado ao metílico, como maiores estabilidade oxidativa, lubricidade, poder calorífico e número de cetano, melhores propriedades a frio e índice de iodo mais baixo. Além disso, é menos tóxico e menos volátil, mistura-se melhor ao triglicerídeo e é obtido de fontes renováveis. A reação de obtenção, entretanto, é mais lenta e a separação do biodiesel da glicerina, mais difícil (STAMENKOVIC et al., 2011) Neste trabalho, biodiesel de óleo de canola foi obtido por transesterificação alcalina em dois estágios por rotas metílica, etílica e mista. Neste caso, a alcoólise foi conduzida com etanol na primeira etapa e com metanol na segunda. Metilato de sódio foi utilizado como catalisador.
Material e métodos
Foram utilizados os seguintes materiais: óleo de canola refinado (Lilás), etanol PA (Vetec); metanol PA (Vetec) metilato de sódio 30% em metanol e HCl conc. (37%). As reações foram conduzidas em duas etapas em um reator encamisado de vidro do tipo batelada (1000 cm3), conectado a um banho termostático, equipado com condensador de refluxo e agitador mecânico. Etapa 1: 300 g do óleo foram introduzidos no reator e aquecidos a 55 oC, quantidades apropriadas da solução de CH3ONa e do álcool foram misturadas e vertidas sobre o óleo, sob agitação de 300 rpm. A agitação foi aumentada para 800 rpm e a temperatura até 65 oC. A mistura foi mantida nestas condições por 90 min. A seguir, a agitação foi reduzida para 45 rpm e o aquecimento desligado. A mistura resultante permaneceu no reator por 2 h, a fim de promover a separação das fases por decantação. A glicerina foi removida e o biodiesel submetido à segunda etapa. Etapa 2: a fase biodiesel foi aquecida a 55 oC, sob agitação de 300 rpm. 2,0 g da solução de CH3ONa foram misturados a uma nova quantidade de álcool e introduzidos no reator. Os procedimentos executados na primeira etapa foram repetidos. Purificação e Secagem: A fase biodiesel foi transferida para um béquer, aquecida e lavada sob agitação a 90 oC, com 75 g de HCl aq. (6,7% m/m). A mistura foi colocada em um funil de decantação para separação das fases. Seguindo o mesmo procedimento, o biodiesel foi lavado duas vezes com 75 g de H2O. Quando a separação das fases não ocorreu de forma espontânea, devido a formação de emulsão, o biodiesel foi centrifugado. Por fim, para eliminação de voláteis, o biodiesel foi aquecido a 95 oC, sob agitação, até peso constante. Os experimentos foram realizados em duplicata. A pureza do biodiesel foi determinada por CG (EN14103:2003).
Resultado e discussão
Neste estudo o óleo de canola foi transesterificado sob catálise alcalina com
procedimento em dois estágios através das rotas metílica, etílica e mista a 65
oC e 800 rpm, tendo como variáveis a razão molar álcool:óleo (6:1 e 7:1) e a
razão em massa CH3ONa/óleo (0,50%, 0,75% e 0,85%). Independente da rota
utilizada (metílica, etílica e mista), uma parcela de metanol é sempre
introduzida proveniente da solução do catalisador (CH3ONa, 30% em metanol). Esta
parcela foi computada nas razões molares álcool:óleo em estudo 6:1 e 7:1. As
razões em massa CH3ONa/óleo investigadas nas três rotas tecnológicas foram 0,50,
0,75 e 0,85%, sendo 0,30%, 0,55% e 0,65% introduzidos na Etapa 1 e 0,20% na
Etapa 2. Os resultados obtidos estão demonstrados nas Tabelas 1 e 2. As
condições reacionais investigadas com as três rotas, demonstraram que a pureza
do biodiesel (expressa como teor de ésteres graxos) encontra-se na faixa de 91,7
a 98,0 %. Os melhores resultados foram obtidos quando utilizada a rota metílica,
a qual com razão molar álcool/óleo de 6:1 atingiu a pureza de 97,7% (CH3ONa/Óleo
de 0,75%) e de 97,1% (CH3ONa/Óleo de 0,85%). E com razão molar álcool/óleo de
7:1 alcançou um teor de ésteres graxos de 98,0% (CH3ONa/Óleo de 0,75%) e de
96,7% (CH3ONa/Óleo de 0,75%). A rota etílica atingiu a pureza do biodiesel de
97,5% para razão molar de 6:1 e CH3ONa/Óleo de 0,75% e de 97,4% (7:1 e 0,85%).
As rotas etílica e mista apresentaram resultados semelhantes, sendo que o teor
de ésteres graxos de 97,0% foi obtido com a rota mista com álcool e catalisador
nas proporções de 7:1 e 0,85%. Em trabalho anterior, a razão molar álcool:óleo
de 5:1 foi estudada. Naquele caso, a rota metílica apresentou conversões menores
quando comparada as rotas etílica e mista (LAY, M. L. D et al. 2013).
Conclusões
A transesterificação em dois estágios do óleo de canola, usando metilato de sódio como catalisador, levou ao biodiesel com pureza superior a exigida pela ANP (96,5 %) nas três rotas do estudo. Os melhores resultados foram obtidos quando utilizada a rota metílica, que atingiu a pureza exigida com as razões molares álcool/óleo de 6:1 e 7:1 e razões em massa CH3ONa/Óleo de 0,75% e 0,85%, as rotas etílica e mista apresentaram resultados semelhantes e a pureza do biodiesel foi obtida com álcool e catalisador nas proporções de 6:1 e 0,75% e 7:1 e 0,85%. Os parâmetros investigados neste estudo demons
Agradecimentos
FAPERGS
Referências
STAMENKOVIC, O. S.; VELICKOVIC, A. V.; VELJKOVIC, V. B. The production of biodiesel from vegetable oils ethanolysis: current state and perspectives. Fuel, 90: 3141-3155, 2011.
LAY, M. L. D. et al. Obtenção de biodiesel metílico, etílico e misto de óleo de canola por transesterificação em dois estágios com catálise alcalina. 6º Simpósio Nacional de Biocombustíveis – BIOCOM. Canoas - RS 2013.
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