Obtenção da bio-gasolina provindo do craqueamento térmico catalítico do óleo de fritura residual utilizado com catalisador o carbonato de sódio (Na2CO3) a 98%

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Iniciação Científica

Autores

Lopes, M.J.A. (UNIFESSPA) ; Santanna, J.S. (UNIFESSPA) ; Monteiro, M.S. (UNIFESSPA) ; Gama, V.J.P. (UNIFESSPA) ; Bentes, H.F.C. (UNIFESSPA) ; Aragão, P.H.P. (UNIFESSPA) ; Mota, S.A.P. (UNIFESSPA)

Resumo

A fim de buscar novas vertentes para o alcance de energias renováveis para substituir os produtos oriundos de fontes não renováveis como o petróleo, este trabalho revela a capacidade do catalisador carbonato de sódio, usado no processo de craqueamento térmico catalítico, para obtenção da fração da biogasolina através do óleo residual de fritura como matéria-prima.

Palavras chaves

craqueamento ; catalisador ; carbonato de sódio

Introdução

Embasado na preocupação com o meio ambiente, sabendo que os combustíveis fósseis são os principais causadores de danos nocivos, visando também a elevação do preço do petróleo e de seus derivados, tendo como destaque a gasolina, há uma necessidade de aumentar a participação de energias renováveis na matriz energética mundial (SANTOS, 2013) Somando as energias renováveis, a produção de biocombustíveis a partir dos resíduos urbanos, mais especificamente o óleo residual de fritura pode ser transformado em bio-gasolina de ótima qualidade (CASTELLANELLI, 2008). Neste cenário, a literatura revela o craqueamento termo catalítico como um processo com eficiência capaz de viabilizar a obtenção do biocombustível a partir do catalisador e do óleo residual (BOTTON et al, 2012). Quando a energia cinética do átomo envolvido em uma ligação química superar a energia de ligação dá-se o início do processo de degradação térmica ou craqueamento (ABREU, 2013). Um catalisador é uma substancia que afeta na velocidade de uma reação química reduzindo a energia de ativação necessária para que a mesma ocorra, de forma a tornar o processo mais rentável com menos gasto de energia (ATKINS, 2008). Na realização deste trabalho foi utilizado como substancia catalítica o Carbonato de Sódio (Na2CO3), que é um sólido branco, inodoro e moderadamente solúvel em agua. Não é inflamável, nem explosivo é produzido atualmente em larga escala a partir de cloreto de sódio pelo Processo Solvay ou extraído de minérios de trona. (SHEREV, 1997). As propriedades químicas do carbonato de sódio comercial revelam esse composto químico como um bom catalisador (SANTOS, 2013).

Material e métodos

Em uma lanchonete na cidade de Marabá – PA, foi coletado uma certa quantidade de óleo residual de fritura ao qual passou por um procedimento de filtragem simples para separação de particulados da matéria prima no laboratório de polímeros e processos de transformação de materiais (LPTM). O catalisador, carbonato de sódio (Na2CO3), com grau de pureza 98%, foi submetido ao processo de classificação através de peneiras granulométricas passante em 325 mesh, com o intuito de uniformizar a granulometria do material em estudo, em seguida pesou-se 20g do mesmo e levou-se para o forno onde foi mantido em uma temperatura de 120 °C por 120 min, com objetivo de retirar as possíveis impurezas. Pesou-se 200 g da matéria-prima, e colocou-se no reator, porém houve perca de 2g do material, de acordo com o controle de massa, portanto adicionou-se 19,8g do catalisador (10% da massa da matéria- prima). O aparato experimental (Figura 1), consiste em um sistema craqueador e destilador constituído por: Manta térmica da marca Quimis, modelo Q321A25, com potência de 570 W, balão volumétrico de fundo redondo com capacidade de 1 L, uma coluna de destilação do tipo Vigreux, sem empacotamento e com 12 reentrâncias, um condensador de casco e tubo, e um funil de decantação. A caracterização físico-química das frações destiladas foi realizada seguindo métodos padrões da American Oil Chemists' Society (AOCS) e da American Society for Testing and Materials (ASTM), os quais são: densidade a 20 °C (AOCS Cc 10c-95), índice de acidez (ASTM D 974), índice de saponificação (AOCS Cd 3-25) Utilizou-se reagentes como: Álcool Isopropilico PA (99,5%), Tolueno PA (99,5%), Hidróxido de Potássio PA (85%) e Fenolftaleina (solução alcoólica e aquosa), além do mais, em todas as etapas do processo os operadores utilizaram

Resultado e discussão

Durante a realização do experimento houve grande perda de massa no estado gasoso, isso pode ter ocorrido devido ao tamanho do condensador empregado na pesquisa, esse fato demonstra que o carbonato de sódio é bastante seletivo à combustíveis de cadeia curta. Entretanto o rendimento em massa da biogasolina foi de 15,7%, esse baixo rendimento pode ser consequência da não condensação de grande parte dos gases formados. Um ponto positivo foi a temperatura na qual o processo de craqueamento teve inicio. A literatura aponta que craqueamento térmicos iniciam-se em temperaturas próximas a 400°C (QUIRINO, 2006), portanto para que um catalisador seja eficiente o processo de craqueamento deve ter inicio em temperaturas inferiores. No craqueamento com carbonato de sódio a temperatura de inicio foi de 310°C, desta forma o mesmo pode ser considerado um bom catalisador no que diz respeito a diminuição de energia necessária no processo. Os resultados das análises físico-químicas do biocombustível foram comparados com as análises físico-químicas da amostra da matéria-prima (Figura 2). O índice de acidez obtido demonstra que o catalisador foi eficiente quanto a desoxigenação do produto, no entanto apresentou um alto índice de saponificação. Esta informação indica que a porcentagem de catalisador empregada deveria ser maior, uma vez que um alto índice de saponificação demonstra que ainda há triglicerídeos presentes no produto.

sistemacraquiador/destilador


propriedades físico-química

Conclusões

De acordo com o ponto de vista ambiental e econômico a produção de biocombustíveis derivados do craqueamento termo catalítico do óleo residual de fritura, torna o processo da obtenção da biogasolina através do carbonato e sódio viável, tendo em conta a obtenção de bons resultados. No entanto, um ponto negativo foi o baixo rendimento obtido, o que indica que para essa fração este catalisador não apresenta boa seletividade.

Agradecimentos

A Universidade Federal do Sul e Sudeste do Para, pelo espaço de pesquisa. A CAPES pela bolsa cedida.

Referências

ABREU, D. H. S.; CRAQUEAMENTO TERMOCATALÍTICO DA BORRA DE NEUTRALISAÇÃO (elaeis guinee) Programa de pós-graduação em engenharia química, Belém, 2013.
ANP. Nº 40, 25.10.2013—DOU 28.10.2013.
CASTELLANELLI, C.A; Estudo da viabilidade de produção do biodiesel, obtido através do óleo de fritura usado, na cidade de santa maria - RS. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção). Universidade Federal de Santa Maria (UFSM, RS). 2008.

SANTOS, W.G.; CRAQUEAMENTO TERMOCATALÍTICO DO ÓLEO DE FRITURA RESIDUAL. Programa de pós-graduação em engenharia química, Belém, 2013.
SHRIVER, Duward F.; ATKINS, Peter W. Química Inorgânica. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2008
SHEREV, R.N; BRINK, J.A. Indústrias de processos químicos, Guanabara koogan, 4° ed, 1997.


A. MANCIO, A.A, MOTA, S.A.P, BORGES, L. E. P.,MACHADO, N. T. Obtenção de gasolina verde por destilação fracionada de produtos líquidos orgânicos oriundos do craqueamento térmico-catalítico usando diferentes porcentagens de catalisador. Scientia Plena 13, 012711 (2017)

QUIRINO, R. L. Estudo do efeito da presença de alumina dopada com TiO2 e ZrO2 no craqueamento de óleo de soja. 2006. 58 f. Dissertação (Mestrado em Química – Físico-Química) – Instituto de Química. Universidade de Brasília. Brasília. 2006.