ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Química Verde
Autores
Augusto Lopes Marins, A. (UFES) ; Nunes Matar, A. (FACULDADE PITAGORAS) ; José Passani Muri, E. (UFES) ; Miranda Carvalho, J. (FACULDADE PITAGORAS) ; Oliveira Antunes Brito, J.V. (FACULDADE PITAGORAS) ; de Backer Lopes Decote dos Santos, L. (FACULDADE PITAGORAS) ; Caliman, N. (PITAGORAS) ; Vieira Rodrigues, R. (PITAGORAS / UFES)
Resumo
Biodiesel produzido a partir da reutilização de óleo de cozinha usado pelo método da transesterificação, tem se tornado uma boa alternativa de reaproveitamento de energia renovável (biomassa) e redução no impacto ambiental, uma vez que grandes quantidades de óleos não são armazenados corretamente. Além disso, este reaproveitamento acaba sendo benéfico ao meio ambiente, auxiliando na redução da forma em que estes materiais são despejados em locais desapropriados. E por muitas vezes, acabam sendo descartados em rios, córregos ou lagos. O processo de transesterificação acaba se tornando uma alternativa de economia e redução do impacto ambiental.
Palavras chaves
biodiesel; caracterização; transesterificação
Introdução
O Biodiesel é proveniente da biomassa e pode ser considerado um combustível renovável. Uma de suas etapas de síntese é a partir da reação de transesterificação de óleos vegetais em uma solução catalítica [1]. Existe uma grande quantidade de matérias-primas que podem ser utilizadas para fazer o biodiesel, como por exemplo, o óleo de soja utilizado nas residências [2], que é bastante produzido e utilizado em vários países. No Brasil, a maior parte dos óleos residenciais acaba sendo descartados no meio ambiente, sem um tratamento adequado [3]. De acordo com as normas ambientais, a eliminação incorreta deste óleo pode gerar consequências negativas para este meio, como: degradação de bacias hidrográficas, comprometimento de solos, de lençóis freáticos e ainda a atmosfera. Buscando uma reutilização adequada, foi proposto visualizar a sustentabilidade na produção de biodiesel. A sua reutilização pode proporcionar benefícios ambientais e uma alternativa que pode almejar vantagens econômicas, de certa forma, na necessidade de redução do uso do petróleo [4]. O proposto trabalho busca mostrar a reutilização de um material que seria descartado de forma incorreta no meio ambiente, e transformá-lo em uma fonte de renda econômica, viável e ecologicamente correta.
Material e métodos
No processo de síntese, foram utilizados CH3-OH e CH3-CH2-OH (dinâmica reagentes), NaOH (Vetec), KOH (Merk) e óleo de soja comercial usado. Na obtenção dos ésteres, foi empregada a metodologia da transesterificação. Uma termobalança da TA instruments, modelo SDT-Q600 devidamente calibrada com oxalato de cálcio Ca(CH3-COO)2∙H2O, com condições de aquecimento a 10°C∙min- 1 e vazão de 50 mL∙min-1 até 1050°C e um FTIR ATR da Bruker vertex com capacidade de leitura de 6000-600 cm-1 foram utilizados na caracterização das amostras. A purificação do óleo ocorreu por filtração em papel de filtro sobre pressão reduzida com o auxílio de um kitassato em um funil de Büchner, em seguida, o óleo foi aquecido a uma temperatura de 55~60°C, esse aquecimento ocasionou na redução da viscosidade do óleo. Duas Amostras de NaOH de 1 g cada foram pesadas, e 1 alíquota de 2,7 mL de KOH 0,037 M foi medida. Com o auxílio de uma proveta, também foram medidos outras 2 alíquotas de 50 mL de CH3OH, e mais 2 de CH3CH2OH que foram utilizadas juntamente com as amostras de NaOH e KOH. O NaOH foi adicionado na proveta contendo 50 mL de CH3OH, enquanto que o KOH foi adicionado na outra. As outras alíquotas de CH3CH2OH foram adicionados apenas às amostras de NaOH e utilizadas como catalisadores. As amostras foram denominados: amostra “a” (KOH + CH3OH), “b” (NaOH + CH3CH2OH), “c” (NaOH + CH3CH2OH) e o “d” (NaOH + CH3OH). Vale frisar que o Bio “c” difere do Bio “b” pelo fato de ter sido lavado com água destilada. Os catalisadores foram adicionados assim que o óleo atingiu a temperatura desejada entre 55~60°C. A mistura reacional foi deixada 1 hora sob agitação e em seguida, as fases foram separadas, e após 24 horas o biodiesel foi isolado para caracterização por FTIR e TG/DTG/DTA.
Resultado e discussão
As curvas de TG dos compostos “c” e “d” sugerem que estes produtos
apresentam baixo grau de hidratação, entre 5% e 25% respectivamente. Além
disso, a decomposição total dos compostos “a”, “b” e “c” ocorreram em
aproximadamente 500°C, porém, o biodiesel “d” apresentou patamar de
estabilidade térmica próximo de 450°C. Todos os produtos “a”, “b”, “c” e “d”
perderam 100 % de sua massa inicial, que é um bom indicativo para
biodieseis, pois não deixou nenhum resíduo. Entretanto, de acordo com as
curvas de TG/DTG (Figuras 1 e 2), “a” e “b” podem ser mais promissores, com
baixo grau de hidratação, e suas curvas de TG iniciam a decomposição em uma
temperatura de aproximadamente 200°C. Ademais, as curvas de DTA (Figura 3)
indicam que esta decomposição da matéria orgânica ocorre principalmente
entre 385–550 °C para o composto “a”, enquanto que o composto “b” apresenta
relativa perda de massa orgânica entre 430–604°C e no composto “c” esta
variação entre 402–580°C, com outro evento em TPico 291°C relacionado à
perda de massa orgânica mostrado pela curva de DTA. Entretanto, o composto
“d” sofre decomposição térmica durante toda variação de temperatura.
O espectro de FTIR (Figura 4), elucidou bandas em 725 e 1375 cm-1 referentes
à deformação angular δC–H, e em 1048 cm-1 à deformação axial νCOOC, e outra
em 1560 cm-1 foi atribuída a vC=O. As bandas localizadas em 2851 e 2925 cm-1
são referentes às atribuições vsCH e vasCH respectivamente [5]. A banda
localizada em 3345 cm-1 está atribuída ao estiramento δO–H relativo ao H2O,
esta banda mostra-se mais intensa no composto “c” e também está presente no
composto “d”, porém, com menor intensidade. A curva de DTG (Figura 2)
confirma a presença da banda O–H no evento endotérmico do composto “c”
apresentando TPico em 86°C.
Gráfico 1 – Curvas de TG dos biodieseis. Gráfico 2 – Curvas de DTG dos biodieseis.
Gráfico 3 – Curvas de DTA dos biodieseis. Gráfico 4 – FTIR dos biodieseis “a”, “b”, “c” e “d”.
Conclusões
Com o auxílio da termogravimetria TG/DTG/DTA, foi possível verificar que o comportamento térmico dos compostos “a”, “b” e “c” apresentam similaridade com relação à decomposição térmica da matéria orgânica. As curvas de TG/DTG/DTA mostrou a interação dos biodieseis com a atmosfera de ar sintético, além de seus patamares de decomposição. Os espectros de FTIR elucidaram a presença dos grupos simétricos e assimétricos dos grupos COO-, CH2 e CH3 bem como as deformações angulares e axiais dos grupos OH relativos à composição química dos biodieseis.
Agradecimentos
A Universidade Federal do Espírito Santo, ao Núcleo de Petróleo da UFES (LabPetro), e a Faculdade Pitágoras – Guarapari.
Referências
Demirbas, A. Progress and recent trends in biodiesel fuels energy. Conversion and management, v. 50, p. 14-34, 2009.
Costa Neto, P. R.; Rossi, L. F. S. Produção de biocombustíveis alternativo ao óleo através da transesterificação de óleo de soja usado em frituras. Química Nova, v, 23, p. 531-537, 2000.
Dabdoub M. J.; Bronzel J. L. Biodiesel: visão crítica do status atual e perspectivas na academia e na industria. Quimica Nova, v. 32, p. 776-792, 2009.
BiodieselBR. Potencialidade brasileira para produção e consumo de combustíveis vegetais. Disponível em http://www.biodieselbr.com/noticias/materia-prima/ogr/audio-projeto-estimula-coleta-oleo-fritura-df-171014.htm> acessado em 20/07/2016.
Silverstein R. M.; Webster F. X.; Klemle D. J. Identificação espectrofotométrica de compostos orgânicos. 7° Ed. Editora LTC, Rio de Janeiro 2006.
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