INFLUÊNCIA DA TEMPERATURA NO ÍNDICE DE ACIDEZ E VISCOSIDADE CINEMÁTICA NO PERÍODO DE INDUÇÃO DO BIODIESEL DE PALMA.

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Físico-Química

Autores

Mares, E.K.L. (UFPA) ; Conceição, L.R.V. (USP) ; Silva, F.S. (UFPA) ; Campos, W.E.O. (UFPA) ; Lima, E.T.L. (UFPA) ; Silva, L.F. (UFPA) ; Costa, C.E.F. (FC/UFPA) ; Nascimento, L.A.S. (UFPA) ; Rocha Filho, G.N. (FC/UFPA) ; Zamian, J.R. (FC/UFPA)

Resumo

O estudo da estabilidade oxidativa do biodiesel de palma refinado e a influência da temperatura sobre a viscosidade e o índice de acidez após o período de indução foram estudado neste trabalho. Utilizando um equipamento Rancimat 743 da marca Metrohm variou-se a temperatura em 100 °C, 110 °C e 120 °C, e após o período de indução em cada condição foi analisado o índice de acidez e a viscosidade cinemática a 40 °C. A temperatura apresentou influências nessas propriedades, no qual, o valor do índice de acidez está associado ao longo período de aquecimento e ao aumento da temperatura, e a viscosidade cinemática foi afetada pelo processo de oxidação, provavelmente causado pela formação de produtos de oxidação secundários poliméricos.

Palavras chaves

Biodiesel de palma; Estabilidade oxidativa; Rancimat

Introdução

Enquanto a maioria das características do biodiesel são comparáveis ao diesel fóssil, características de fluxo ainda permanecem um dos principais desafios ao se usar biodiesel bem como sua estabilidade oxidativa. A baixa estabilidade à oxidação do biodiesel aumenta o índice de peróxidos, viscosidade, índice de iodo, acidez, sedimentos e depósitos de goma (SORATE e BHALE, 2015). O biodiesel degrada rapidamente com o tempo devido, principalmente, à ação do ar, luz, temperatura, umidade e o contato com contaminantes, tais como os metais (YAAKOB et al., 2014; SORATE e BHALE, 2015). O método padrão para a determinação da estabilidade oxidativa utiliza o equipamento Rancimat, de acordo com a norma EN 14112. Sabendo que a temperatura tem influências na estabilidade oxidativa do biodiesel, este trabalho tem como objetivo estudar a influência da temperatura sobre os parâmetros viscosidade cinemática e índice de acidez após o período de indução.

Material e métodos

O óleo de Palma refinado foi cedido pela Agropalma S. A. – Belém/PA. O biodiesel foi obtido a partir da transesterificação do óleo de palma refinado, através de rota metílica com razão molar de 6:1 (álcool:óleo), utilizando 1% (m/m) de catálise básica homogênea (KOH), sob agitação, aquecimento e borbulhamento de gás nitrogênio por um período de 2 h. A temperatura reacional utilizada foi de 65 °C de acordo com o ponto de ebulição do álcool. Após o fim da reação, a mistura foi adicionada em funil de decantação para a separação dos ésteres e do glicerol. Após separação, o glicerol foi removido do funil restando apenas os ésteres, que foram submetidos à purificação. Os ésteres foram lavados com três porções de 50 mL de água destilada a 45 °C, para a remoção de impurezas como o álcool, o glicerol residual e o catalisador. Em seguida os ésteres foram secos com 10 % (m/m) de sulfato de sódio anidro durante 20 min e filtrados em funil de placa sinterizada. A composição em ácidos graxos do óleo de palma e a composição em ésteres metílicos do biodiesel de palma foi determinada por cromatografia gasosa de acordo com o método oficial AOCS Ce 1a-13. O teor de éster foi determinado conforme a norma EN 14103. As amostras de biodieseis foram submetidas a ensaio de oxidação acelerada utilizando-se um Rancimat 743 da marca Metrohm a um fluxo constante de ar de 10L h–1 variando a temperatura em 100 °C, 110 °C e 120 °C. No período de indução (PI) foi determinado o índice de acidez (IA) de acordo com o método EN 14104, e a viscosidade cinemática a 40 °C foi determinada de acordo com o método ASTM D 445, utilizando-se um analisador automático de viscosidade, modelo VH1 da marca ISL.

Resultado e discussão

A composição em ácidos graxos do óleo e dos ésteres metílicos estão na Tabela 1. O biodiesel de palma possui como ésteres majoritários o palmitato (44,0 %) e o oleato (41,2 %). Este último terá maior influência no PI. O biodiesel apresentou um rendimento de 91% e teor de éster de 98,95%, acima do mínimo estabelecido pela ANP (96,5%). Os resultados das análises em Rancimat são apresentados na Tabela 2. O PI encontrado para o biodiesel de palma em 100 °C foi de 20,06 h. Esse resultado deve-se a baixa degradação oxidativa dos ésteres. Em 110 °C, condição recomendada pela EN 14112, o valor encontrado do PI foi de 9,92 h, estando acima do valor mínimo estipulado pela ANP (8 h). Entretanto, em 120 °C a estabilidade oxidativa do biodiesel apresentou valor de 4,72 h, menor que a metade do período de indução a 110 °C, em razão que a temperatura pode melhorar a oxidação do biodiesel. O IA a 100 °C apresentou maior valor com 1,24 mg KOH g–1, este resultado pode ser associado ao longo período de aquecimento e, consequentemente, maior formação de diferentes produtos ácidos. Seguindo a ordem decrescente, vem o resultado de 110 °C com 0,91 mg KOH g–1 e 0,88 mg KOH g–1 a 120 °C. Nota-se que o aumento da temperatura também influenciou nos resultados do IA, uma vez que antes da oxidação o biodiesel apresentava IA de 0,11 mg KOH g–1. O processo de oxidação afetou significativamente a viscosidade do biodiesel, provavelmente causado pela formação de produtos de oxidação secundários poliméricos. Observou-se que a viscosidade cinemática pode estar diretamente relacionada com o índice de acidez, apresentando maior valor a 100 °C com 5,66 mm2 s–1. Apresentando influência com o tempo de aquecimento e aumento de temperatura, visto que a viscosidade do biodiesel antes da oxidação ser 4,52 mm2 s–1

aFATTAH et al., 2014; bYAAKOB et al., 2014.

Conclusões

Os resultados apresentados neste trabalho mostram que a temperatura melhora a oxidação do biodiesel, consequentemente, diminuindo sua estabilidade oxidativa. A temperatura apresentou influências no índice de acidez e viscosidade cinemática após o período de indução, no qual, o índice de acidez está associado ao longo período de aquecimento e ao aumento da temperatura devido à formação de diferentes produtos ácidos, e a viscosidade cinemática foi afetada significativamente pelo processo de oxidação, provavelmente causado pela formação de produtos de oxidação secundários poliméricos.

Agradecimentos

À CAPES, pelo suporte financeiro; Ao Laboratório de Pesquisa e Análises de Combustíveis (LAPAC) e Laboratório de Catálise e Oleoquímica (LCO).

Referências

ANP – Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. RANP 45/14. Disponível em: <http://nxt.anp.gov.br/NXT/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2014/agosto/ranp%2045%20-%202014.xml> Acesso em: fevereiro de 2016.
FATTAH, I. M. R., MASJUKI, H. H., KALAM, M. A., MOFIJUR, M., ABEDIN, M. J. Effect of antioxidant on the performance and emission characteristics of a diesel engine fueled with palm biodiesel blends. Energy Conversion and Management, 79, 265–272, 2014.
SORATE, K. A.; BHALE, P. V. Biodiesel properties and automotive system compatibility issues. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 41, 777-798, 2015.
YAAKOB, Z.; NARAYANAN, B. N.; PADIKKAPARAMBIL, S.; UNNI K, S.; AKBAR, M. P. A review on the oxidation stability of biodiesel. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 35, 136-153, 2014.