ISBN 978-85-85905-15-6
Área
Química Verde
Autores
Dourado Silveira, S. (INT, UFRJ) ; Ruiz Frazão do Nascimento, M. (INT, UFRJ) ; de Oliveira Soares, R. (INT) ; da Silva Figueiredo, E. (INT) ; Homem de Siqueira Cavalcanti, E. (INT) ; Martins Pedroso, L.R. (INT) ; Alexandre Gomes Aranda, D. (UFRJ)
Resumo
A crescente demanda por energia e a consciência ambiental tem levado a um considerável esforço para pesquisa de obtenção de combustíveis alternativos produzidos a partir de recursos renováveis. Desta forma, o biodiesel utilizado como combustível alternativo para motores a diesel ganhou atenção internacional. Este estudo teve por objetivo propor uma metodologia otimizada, partindo-se de um planejamento para a produção de biodiesel utilizando-se o óleo de macaúba via esterificação seguida de transesterificação alcalina. A partir dos resultados obtidos através da caracterização do biodiesel de Macaúba, observou-se que este apresentou ser uma oleaginosa promissora para a produção de biodiesel.
Palavras chaves
Biodiesel; Macaúba; transesterificação
Introdução
O fornecimento de matéria-prima para as indústrias de biodiesel é atualmente uma das principais preocupações em diversos países do mundo. A opção preferencial é a produção de oleaginosas exclusivas para a produção industrial de biodiesel, com destaque para as que possuem potencial para utilização na agricultura familiar, ou seja, as que exijam utilização intensiva de mão-de-obra e que tenham produtividade suficiente para remunerá-la adequadamente, contribuindo para o desenvolvimento econômico regional e para a inclusão social (CAMPANHOLA, 2004). O Brasil, por apresentar clima tropical e subtropical, é favorecido com uma elevada gama de matérias-primas para extração de óleo vegetal e entre elas está a macaúba. A macaúba (Acrocomia aculeatra) é uma palmeira nativa das florestas tropicais e possui vasta distribuição no Brasil. No território brasileiro é encontrada em quase todo continente e faz parte da paisagem rural de vários (LORENZI, NEGRELLE, 2006). Ela tem sido indicada como uma espécie oleaginosa promissora para a produção de óleo vegetal destinado à fabricação de biodiesel, principalmente devido ao alto volume de óleo por hectare, a rusticidade da planta, e pelo suporte que os co-produtos podem proporcionar à sua rentabilidade. Esses elementos que poderiam proporcionar a produção de um óleo vegetal de baixo custo, que viabilizasse a obtenção de uma escala adequada de biodiesel, contribuindo, assim, para a construção da matriz brasileira de combustíveis renováveis. Além disso, a macaúba ocorre praticamente em todos os biomas brasileiros (MOREIRA e SOUSA, 2009). Este trabalho teve por objetivo propor uma metodologia otimizada, partindo-se de um planejamento para a produção de biodiesel utilizando-se a borra ácida do óleo da polpa de macaúba.
Material e métodos
Todos os reagentes utilizados foram de padrão analítico para as etapas de esterificação e transesterificação. O procedimento se desdobrou em duas etapas de reação: uma esterificação seguida de uma transesterificação metílica com catalisador alcalino. Depois o biodiesel foi caracterizado de acordo com a resolução ANP Nº 14, de 11.5.2012 - DOU 18.5.2012. O óleo bruto da polpa de macaúba (borra ácida) foi fornecido pela Associação de Pequenos Trabalhadores Rurais de Riacho D’antas, que fica no município de Montes Claros, Estado de Minas Gerais. A caracterização do perfil ácido do óleo de macaúba, foi realizada no cromatógrafo a gás, marca Shimadzu, modelo GC-2010, acoplado a um detector de ionização em chama (DIC) a temperatura de 280ºC, injetor do tipo split, razão de 50:1 e uma coluna capilar DB-23 (composição polar: 50% cianopropil-metilpolisiloxano). O índice de acidez total, índice de saponificação e Índice de Peróxido foram caracterizados segundo as normas (ABNT NBR 14448), (AOCS Cd 3-25) e (ISO 3960) respectivamente. Na etapa de esterificação, a proporção estabelecida dos reagentes e óleo foi de 200 ml da borra ácida do óleo da polpa de macaúba e foram adicionados 1,87 % (v/v) de ácido sulfúrico e 84,03 ml de metanol para a etapa de esterificação numa temperatura de 82ºC durante o tempo de 1,5 h. Depois o óleo foi lavado com H2O destilada e neutralizado até pH 4-5. Secou-se a amostra numa temperatura de até 108ºC. Em seguida, na etapa de transesterificação, foram adicionados 2% do catalisador em massa (KOH seco) e 30 % (v/v) de metanol ao volume do óleo esterificado. As condições operacionais nesta etapa foram realizadas com agitação e numa temperatura de 40 a 45ºC durante o tempo de 1 h. Por fim, o biodiesel de macaúba foi separado da glicerina por meio de um funil de separação e lavado várias vezes com água destilada, seco até 108ºC e depois caracterizado. O esquema simplificado das etapas envolvidas encontra-se na Figura 1.
Resultado e discussão
O perfil de ácido graxo do óleo de Macaúba, obtido através da análise cromatográfica gasosa com detector de ionização por chama, foi de 78,5% de ácidos graxos insaturados com predominância do ácido oleico (53,4%) seguido do ácido linoleico (17,7%) e 21,5% de ácidos graxos saturados com ácido palmítico em maior percentual (18,7%). Determinou-se o índice de acidez total, índice de saponificação e o índice de Peróxido onde foram encontrados 91,11 mg KOH/g, 198,7 mg KOH/g e 24,8 meq/Kg óleo respectivamente, sendo necessária a realização da etapa de esterificação. Após a etapa de esterificação, determinou-se o índice de acidez total novamente na qual foi encontrado 2,69 mg KOH/g, podendo ser realizada a transesterificação, evitando a formação de sabão. O biodiesel de macaúba obtido através das reações de esterificação seguida transesterificação foi caracterizado segundo as especificações de qualidade estabelecidas na Resolução ANP Nº 14, de 11 de maio de 2012. Os resultados são apresentados na Tabela 1. A estabilidade oxidativa no biodiesel de macaúba foi de 1,3 h, sendo necessária a adição de 400 ppm (m/m) de antioxidante terc-butil- hidroquinona (TBHQ) a fim de alcançar o valor limite especificado pela ANP.
Processo de Obtenção do biodiesel de macaúba.
Resultados obtidos no Biodiesel de Macaúba
Conclusões
As caracterizações físico-químicas do óleo de macaúba evidenciaram uma degradação parcial obtido devido aos altos valores encontrados de índice de peróxido e do índice de acidez, sendo, portanto necessário o tratamento prévio da matéria-prima para que este pudesse estar apropriado para a obtenção de biodiesel. Os ensaios de caracterização físico-química da amostra de biodiesel metílico de macaúba indicaram que todos os parâmetros estavam de acordo com os limites da especificação, com exceção da estabilidade à oxidação. A adição do antioxidante TBHQ na concentração de 400 ppm (m/m) no biodiesel foi eficaz atendendo a especificação do regulamento técnico nº 4/2012, anexo a Resolução nº 14 de 11 de maio de 2012 da ANP. Portanto, conclui-se que a macaúba é uma matéria-prima alternativa de grande valor para o mercado de biocombustíveis.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq pelo apoio financeiro ao projeto, bem como ao MCT, INT, EQ-UFRJ, IQ-UFRJ e DEQ-UFRRJ.
Referências
ABNT NBR 14448: Produtos de petróleo — Determinação do número de acidez pelo método de titulação potenciométrica, 2013;
CAMPANHOLA, CLAYTON. Novos significados e desafios – Brasília,DF: Embrapa Informação Tecnológica, 2004. 51p.
GERHARD KNOTHE; JON VAN GERPEN; JURGEN KRAHL; LUIZ PEREIRA RAMOS. Manual de Biodiesel- 1ª edição-2006, 2ª reimpressão 2009 ; Local: Editora Edgard Blucher Ltda. 2006.
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION- ISO 3960: Animal and vegetable fats and oils. Determination of peroxide value. Iodometric (visual) endpoint determination, 2010;
LORENZI, G.M.A.C., NEGRELLE, R.R.B. Acrocomia aculeate (Jacq) Lodd. Ex Mart.: aspectros ecológicos, usos e potencialidades. Visão Acadêmica, v.7, n.1, 2006
MOREIRA, J. M. M. A. P.; SOUSA, T. C. R. de. Macaúba: oportunidades e desafios. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2009. Disponível em: <http://www.cpac.embrapa.br/noticias/artigosmidia/publicados/163/>. Acesso em: 09 set. 2013.
THE AMERICAN OIL CHEMISTS SOCIETY.AOCS Cd 3-25: Determination of Saponification Value, 1990;
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