ISBN 978-85-85905-19-4
Área
Química Tecnológica
Autores
Figueiredo, E.O. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Fraga, I.M. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Loraine da Silva, E. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Pedraça, P. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Silva, M.A. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; dos Santos, D.T. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; de Souza, M.L. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Gonçalves, C.R. (INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO)
Resumo
Atualmente, a transesterificação por ondas ultrassônicas vem se destacando, como método de produção de biodiesel. Trata-se de uma aplicação nova, e que necessita de investigação ampla para avaliar possíveis efeitos das ondas ultrassônicas no meio reacional. O presente trabalho objetivou a avaliação da influência das ondas ultrassônicas na acidez do biodiesel produzido a partir do óleo de soja. Os resultados mostraram que o biodieseis obtidos por ondas ultrassônicas apresentaram índices de acidez ligeiramente inferiores aos obtidos por aquecimento convencional, o que aponta como vantajosa a utilização do ultrassom na síntese de biodiesel, visto que de acordo com a literatura, este é altamente promissora para a diminuição do tempo reacional e aumento da conversão em ésteres.
Palavras chaves
BIODIESEL; ULTRASSOM; ACIDEZ
Introdução
O biodiesel é um biocombustível derivado de biomassa renovável, para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão ou, conforme regulamento, para geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil (Lei nº 11.097 de 13 de janeiro de 2005). A maior parte do biodiesel atualmente produzido no mundo deriva da reação de transesterificação entre o óleo de soja, um álcool de cadeia curta, impulsionados por um catalisador alcalino, porém, todos os óleos vegetais, enquadrados na categoria de óleos fixos ou triglicerídeos, podem ser transformados em biodiesel (KNOTHE et al., 2006). Na reação de transesterificação, um triacilglicerídeo reage com um álcool (metanol ou etanol) na presença de uma base (NaOH ou KOH) ou ácido forte, produzindo uma mistura de ésteres de ácidos graxos e glicerol. A reação se dá por aquecimento a temperaturas brandas. Nesta reação há 3 etapas reversíveis, tendo como produtos intermediários da reação o diglicerídeo e o monoglicerídeo (GERIS et al., 2007). Atualmente, vem ganhando destaque, como método de produção de biodiesel a transesterificação por ondas ultrassônicas. A onda ultrassônica consiste em uma onda mecânica que se situa no intervalo de frequência de 20 kHz, a um limite superior que não é definido precisamente (MASON; LORIMER, 2002). No entanto trata-se de uma aplicação nova, e que necessita de investigação ampla para avaliar possíveis efeitos das ondas ultrassônicas no meio reacional. Diante do exposto, o presente trabalho objetivou a avaliação da influência das ondas ultrassônicas no índice de acidez do biodiesel metílico produzido a partir do óleo de soja.
Material e métodos
A matéria-prima utilizada para produção do biodiesel foi o óleo de soja de acidez 0,45 mg KOH/g. Os processos de síntese de biodiesel utilizados na presente pesquisa foram dois: transesterificação alcalina por aquecimento convencional e transesterificação alcalina por ultrassom. Todos os experimentos foram realizados em duplicata. Na transesterificação por método ultrassônico, foram adicionados em um balão 200 mL de óleo de soja, 2g de hidróxido de potássio (KOH) e metanol na razão molar 8:1 álcool/óleo. O balão contendo todos os reagentes foi conduzido ao ultrassom e mantido por um tempo de 30 minutos. Transcorrido o tempo reacional, a mistura obtida foi transferida para um funil de separação para permitir a decantação por 24 h e separação das fases: superior contendo biodiesel e inferior composta de glicerol, sabões e metanol. A transesterificação alcalina por aquecimento convencional também foi realizada em duplicata seguindo a metodologia descrita por Geris et al. (2007), na razão molar álcool/óleo de 8:1 a temperatura de 60ºC. O álcool utilizado foi o metanol, e o catalisador foi KOH (2g). O balão contendo todos os reagentes foi conduzido a uma chapa de aquecimento com agitação por 45 min. Transcorrido o tempo reacional, a mistura obtida foi transferida para um funil de separação para permitir a decantação e separação das fases: superior contendo biodiesel e inferior Após separação, os biodieseis obtidos foram lavados com solução de ácido clorídrico, solução saturada de Cloreto de Sódio e água destilada. Filtrou- se com sulfato de sódio anidro para retirar a umidade residual. Posteriormente os biodieseis foram conduzidos a etapa de caracterização quanto a seu índice de acidez (Moretto e Alves, 1986) e tiveram seus rendimentos calculados (MOURA, 2010).
Resultado e discussão
A tabela 1 apresenta os resultados de índice de acidez e rendimento dos
biodieseis obtidos. Todos os biodieseis obtidos apresentaram índice de
acidez com valores permitidos pela especificação da Agência nacional de
petróleo, gás natural e biocombustíveis (ANP) que estabelece o limite máximo
de 0,5 mg KOH/g. Todos os biodieseis apresentaram rendimentos de 95% (±0,5).
Os resultados mostram que o biodieseis obtidos por ondas ultrassônicas
apresentaram índices de acidez ligeiramente inferiores aos obtidos por
aquecimento convencional. Esses resultados podem indicar uma menor
degradação por parte do método ultrassônico, em relação ao aquecimento
convencional, das cadeias moleculares, que permitem a deposição de ácidos
graxos livre, conferindo uma maior acidez. A diferença de tempos reacionais
também pode ter influenciado no aumento da acidez, já que o aquecimento
convencional se deu com 15 minutos a mais de reação, submetendo o meio
reacional a agitação e temperatura branda, mas capaz de promover a ruptura
das cadeias. No aquecimento convencional, adotou-se o tempo reacional de 45
minutos baseando-se na metodologia descrita por Geris et al. (2007) e Knothe
et al. (2006) que sugere esse como tempo mínimo para que a síntese de
biodiesel forneça rendimentos em ésteres superiores a 95%. Já para o
aquecimento ultrassônico, tempos que variam entre 15 e 30 minutos são
suficientes para promover a reação devido a presença das cavitações que
aumentam a energia de ativação acelerando a reação (MASON; LORIMER, 2002).
Os resultados obtidos nesse trabalho são satisfatórios para promover a
utilização do ultrassom na síntese de biodiesel, visto que de acordo com a
literatura, este é altamente vantajoso para a diminuição do tempo reacional
e aumento da conversão em ésteres.
TABELA 1- resultados de índice de acidez do biodiesel obtido por aquecimento convencional e do biodiesel obtido por aquecimento em ondas ultrassônicas
Conclusões
Os biodieseis obtidos apresentaram índice de acidez com valores permitidos pela especificação da Agência nacional de petróleo, gás natural e biocombustíveis (ANP) que estabelece o limite máximo de 0,5 mg KOH/g. Os resultados mostraram que o biodieseis obtidos por ondas ultrassônicas apresentaram índices de acidez inferiores aos obtidos por aquecimento convencional, o que aponta como vantajosa a utilização do ultrassom na síntese de biodiesel, visto que de acordo com a literatura, este é altamente promissora para a diminuição do tempo reacional e aumento da conversão em ésteres.
Agradecimentos
AO IFMT CAMPUS CÁCERES-PROFº OLEGÁRIO BALDO
Referências
GERIS, Regina. et al. Reação de Transesterificação para aulas práticas de Química Orgânica. Quim Nova, Salvador, v.30, n. 5, p.1369-1373, abril/maio 2007.
KNOTHE, Gerhard; GERPEN, Jon Van; KRAHL, Jurgen; RAMOS, Luiz Pereira. Manual de biodiesel. São Paulo: Edgard Blücher, 2006. Lei nº 11.097 de 13 de janeiro de 2005. Disponível em: <http://nxt.anp.gov.br/nxt/leis11.096> Acesso em: 11 de agosto de 2015.
MASON, T.J.; LORIMER, J.P., Applied sonochemistry: The uses of power ultrasound in chemistry and processing. Ed. Wiley-VCH, 2002
MORETTO, Eliane; ALVES, Roseane. Óleos e gorduras vegetais. Editora da UFSC, Florianópolis, 1986.
AGÊNCIA NACIONAL DE PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS – ANP. Resolução n° 45 de 2014. Disponível em: <nxt.anp.gov.br/NXT/gateway.dll/leg/resoluções_anp/2014/agosto/ranp> Acesso em: 25 de mar. 2015.
Patrocinadores
Apoio
Realização
