Produção de biodiesel etílico de óleos residuais sob catálise heterogênea com o uso do ultrassom

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Orgânica

Autores

Rodrigues de Almeida, Q.A. (IFRJ) ; Souza de Meireles, P.L. (IFRJ) ; Coutinho da Silva, C.A. (IFRJ) ; Alves da Costa, P.R. (IFRJ)

Resumo

Existe cada vez mais a necessidade de um contínuo desenvolvimento econômico, social e ambiental e, para tal, é imprensindível uma nova conduta química para o aprimoramento de técnicas e metodologias que gerem a menor quantidade de resíduos e substânicas tóxicas. O biodiesel surge como uma alternativa energética, sendo um combustível renovável e ambientalmente correto. Neste trabalho apresenta-se a utilização de uma nova tecnologia de produção de biodiesel utilizando ultrassom com catalisador heterogêneo Amberlyst 15. As conversoes e rendimentos obtidos foram excelentes, com menor gasto de catalisador, tempo e energia. Além disso, problemas reacionais relacionado a reação clássica de transesterificação, foram significativamente eliminados

Palavras chaves

Biodiesel; Etanol ; Ultrassom

Introdução

A busca por novas fontes energéticas está crescendo mundialmente. As reservas de combustíveis fósseis estão a cada dia diminuindo. A preocupação em relação ao meio ambiente e esses combustíveis são evidentes. Neste contexto, buscam-se soluções viáveis em buscas de pesquisas por novas fontes energéticas. O biodiesel surge como essa alternativa energética, pois é um combustível renovável e ambientalmente correto (Costa Neto et. al., 2005). O biodiesel é produzido a partir de óleos vegetais, gorduras animais ou ainda de óleos residuais oriundo de frituras. Muito adaptável a motores de carros atuais, possui vantagem a outros combustíveis limpos como gás natural (Marchetti et. al., 2007). Devido a inconvenientes relacionados no processo de produção de biodiesel via transesterificação com catalise homogêna, novas pesquisas para a produção desse importante biocombustível estão sendo estudadas. O uso do ultrassom em reações químicas é uma técnica promissora, tendo vantagens em termos de rendimento, tempo de reação e condições reacionais. O ultrassom gera uma energia promovendo ondas de compressão e expansão formando microbolhas com alta temperatura e pressão, podendo ser uma alternativa para muitas reações químicas. (Martines, M. A. U.; Davolos, M. R. e Jafelicci, M. J.; 2000). O objetivo deste trabalho é a formação de biodieseis a partir do uso de óleos residuais de fritura, a substituição do solvente tóxico metanol por etanol, uso do catalisador heterogeneo Amberlyst 15 e ainda o uso do ultrassom como fonte alternativa de energia.

Material e métodos

As pesquisas do trabalho foram desenvolvidas no Laboratorio de Iniciação Científica do IFRJ – Campus Duque de Caxias. Foram produzidos biodieseis a partir de óleos residuais de soja, milho, canola, amendoin e milho e ainda uma mistura (Blenda) dos óleos de soja e girassol também residuais. Foi usado etanol, catalisador Amberlyst 15 em iso-octano por 2 horas em banho de ultrassom. Após decantação e lavagem caracterizou-se o biodiesel produzido de cada óleo residual e da blenda por índice de acidez, cromatografia em camada fina e por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas.

Resultado e discussão

Através dos resultados obtidos mostrados na tabela 1, podemos observar que o processo usado, substitui o metanol, um solvente tóxico, por etanol e quando utiliza-se o ultrassom, o tempo de reação cai para 2h. Na literaura a reação para formação do biodiesel do óleo residual de canola era feita em 7h sob aquecimento à 50°C e agitação constantes, e ainda usava-se o solvente tóxico metanol, com rendimentos variando de 70 à 95% (Talukder, M.M.R et al, 2009). O uso de catalise heterogênea com Amberlyst 15, substituindo-se o metanol por etanol em iso-octano, leva a formação dos biodieseis em altas taxas de conversão e rendimentos, e ainda, observamos que este catalisador pode ser reutilizado por mais quatro ciclos sem perder sua atividade. Quando usamos a mistura dos óleos residuais de soja e girassol, observamos a formação do biodiesel, porém em rendimentos mais baixos. Essa mistura foi escolhida por ser os dois óleos mais consumidos na região sudeste. Os biodieseis produzidos estão todos dentro dos limites estabelecidos pela resolução 42 da ANP para o índice de acidez, e, na análise por cromatografia gasosa acoplada a espctrometira de massas indica-se uma conversão superior a 96,5% do óleo residual em biodiesel, dentro do limite estabelecido pela norma europeia.

Conclusões

O biodiesel trata-se de um combustível “limpo” e uma excelente alternativa energética, trazendo uma série de vantagens ambientais, econômicas e sociais. A substituição do óleo diesel pelo biodiesel reduz as emissões de enxofre, hidrocarbonetos não queimados, material particulado e óxido de nitrogênio. A nova rota proposta neste trabalho busca ser uma ótima alternativa ao processo convencional. Neste trabalho essa metodologia levou a formação de diferentes biodieseis à partir de óleos residuais e mistura, tendo elevadas conversões, menor tempo de reação e menor gasto de energia.

Agradecimentos

IFRJ, CNPq

Referências

COSTA NETO P.R.; ROSSI, L.F.S.; ZAGONEL,G.F.E.; RAMOS, L.P. Transesterificação de óleo comestível usado para a produção de biodiesel e uso em transporte. Disponivel em www.biodieselbr.com/estudo/biodiesel/biocombustivel-alternativo.html. Acessado em 11 de Julho de 2017.

MARCHETTI, J. M.; MIGUEL, V. U.; ERRAZU, A. F. Possible methods for biodiesel production, Renewable & Sustainable Energy Reviews, 11 p. 1300-1311, 2007.

MARTINES, M. A. U.; DAVOLOS, M. R. E JAFELICCI, M. J. O Efeito do Ultrassom em Reações Químicas, Química Nova, 23, 2, 251-256, 2000

TALUKDER, M. M. R.; WU, J. C.; LAU, S. K.; CUI, L. C.; SHIMIN, G.; LIM, A. Comparison of Novozym 435 and Amberlyst 15 as Heterogeneous Catalyst for Production of Biodiesel from Palm Fatty Acid Distillate, Energy e Fuel, 23, 1-4, 2009.