REDUÇÃO DO TEOR DE ÁCIDOS GRAXOS LIVRES DO ÓLEO DE BABAÇU COM ARGILA K-10

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Verde

Autores

Moreira, A.F.S. (UFRJ) ; Vieira, J.S.C. (IFMA/UFRJ) ; Lima, A.L. (UFRJ) ; Lachter, E.R. (UFRJ) ; Mota, C.J.A. (UFRJ)

Resumo

Matérias-primas de baixo valor agregado não são adequadas para o processamento de biodiesel por catálise básica. Elas contêm alto teor de ácidos graxos livres (AGL), formam sabão e desativam o catalisador. Uma esterificação prévia é necessária visando à redução de AGL para posterior transesterificação básica. O objetivo deste trabalho foi empregar a argila comercial K-10 visando adequar o óleo de babaçu contendo 1,16 % AGL para a obtenção de biodiesel. Os parâmetros de controle reacional: quantidade de catalisador, razão molar, tempo de residência e temperatura reacional foram avaliados. Observou-se que com 10% de catalisador a 110ºC para um tempo reacional de 2 horas, o óleo esterificado apresentou %AGL menor que 0,5% ideal para a produção sustentável biodiesel por catálise básica.

Palavras chaves

Acidez graxa; catálise heterogênea; biodiesel.

Introdução

Diante da preocupação com a degradação ambiental do planeta, a busca por fontes renováveis de energia tem aumentado nos últimos anos. Uma das fontes que tem despontado para diminuir os impactos ambientais causados pela emissão de gases do efeito estufa é o biodiesel. Ele é um biocombustível obtido pela transesterificação de triglicerídeos com um álcool de cadeia curta na presença de um catalisador básico (SUAREZ et al., 2015, p. 33). Industrialmente, ele é produzido por meio da catálise homogênea com NaOH, sendo que esta reação exige um material de alta pureza, contendo teor de ácidos graxos livres (AGL) menor que 0,5%, o que torna o processo mais caro (AGUIEIRAS et al, p. 315–316, 2014). A escolha de matérias-primas é um dos principais pontos para o processamento sustentável do biodiesel e alguns fatores devem ser levados em consideração como o valor comercial relativo ao alto valor agregado de alguns tipos de óleo, que podem impactar nos preços finais do biodiesel. O desenvolvimento de um catalisador heterogêneo ácido possuindo sítios ácidos externos capazes de promover a esterificação dos ácidos graxos pode constituir-se numa excelente oportunidade de desenvolvimento tecnológico com óbvias consequências econômicas, políticas e ambientais. Este trabalho teve por objetivo, esterificar o óleo in natura de babaçu contendo elevada acidez graxa graxos empregando a argila K-10 como catalisador e adequá-lo para a obtenção de biodiesel.

Material e métodos

O óleo de babaçu foi caracterizado previamente por meio de titulação ácido- base. Para tal, 2,0 g de óleo foram solubilizados em uma solução éter : etanol na razão de 1:2. Em seguida, aqueceu-se o sistema até 40ºC e titulou- se com a solução titulante de NaOH padronizada. As reações foram realizadas num reator PARR, utilizando-se 0,011 mol de óleo e metanol como agente esterificante. O catalisador ácido empregado foi a argila comercial K-10. Alguns parâmetros reacionais foram avaliados como a quantidade de catalisador (0,0%, 5,0%, 10,0% e 15,0%), o tempo reacional (1 h e 2 h), razão molar óleo:metanol (1:6 e 1:8) e temperatura (90ºC e 110ºC). Ao término da reação, o produto foi separado por centrifugação a 2500 rpm por 15 minutos. O óleo esterificado foi caracterizado novamente em termos de índice de acidez conforme a metodologia já descrita anteriormente.

Resultado e discussão

Inicialmente, o óleo revelou 1,16% AGL. Após a esterificação os ensaios mostraram que o sistema reacional conduzido com razão molar de 1:8 apresentou rendimento maior. O óleo esterificado apresentou rendimento de 70% baixando o teor de AGL para 0,35%. Com a razão molar de 1:6 obteve-se 49% de rendimento, resultando num óleo com 0,59% AGL. Quanto maior a quantidade de esterificante o equilíbrio reacional tende a se deslocar no sentido da formação dos produtos. No tocante ao tempo reacional, observou-se o tempo de120 min apresentou maior rendimento que a de 60 min. Para a esterificação com duração de 2 h obteve-se 70% de rendimento, enquanto que com 1 h resultou-se em 46% de rendimento, o que gerou um óleo com 0,63% AGL. As reações mostraram também que a reação gera maiores rendimentos quando é feita a uma temperatura maior. Para o sistema mantido a 110ºC obteve-se 70% de rendimento e já para a reação a 90ºC o rendimento obtido foi de 42%, obtendo um óleo com 0,67% AGL. O percentual de catalisador variou de 5,0% até 15,0%. Com 10,0 e 15,0% os rendimentos são bem parecidos, 70% e 65%, respectivamente, produzindo óleos com % de AGL praticamente iguais (0,35% e 0,41%). A condição reacional utilizando-se 5,0% de catalisador, revelou rendimento de 59%, gerando um óleo com 0,49% AGL .Os resultados obtidos nos levam a inferir que a partir de 5,0% de catalisador o óleo esterificado tem acidez graxa reduzida a baixo de 0,5%. A otimização do processo reacional é mostrado na Figura 1.

Esta figura faz alusão aos parâmetros de controle do sistema de otimização do processo de esterificação do óleo de babaçu

Conclusões

Os resultados obtidos ao longo das reações de esterificação dos ácidos graxos livres do óleo de babaçu por catálise heterogênea com a argila K-10 mostraram que a adequação desta matéria-prima é economicamente viável para o processamento de biodiesel quando o sistema reacional é conduzido por 2 horas com temperatura reacional de 110ºC e com uma quantidade superior a 5,0% de catalisador em relação à massa da matéria-prima oleosa.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao apoio financeiro concedido por: CNPq, CAPES, FAPERJ e IFMA-Campus Zé Doca.

Referências

AGUIEIRAS, E.C.G.; OLIVEIRA, E.D.C.; CASTRO, A.M.; LANGONE, M.A.P.; FREIRE, D.M.G. Biodiesel production from Acrocomia aculeata acid oil by (enzyme/enzyme) hydroesterification process: Use of vegetable lipase and fermented solid as low-cost biocatalysts. Fuel, 135, p. 315–316, 2014
PIRES, J.; BRASIL, B.; ARAÚJO, M.E.M. Reduction of Free Fatty Acids in Acidic Nonedible Oils by Modified K10 Clay. J. Am. Oil Chem, Soc., 90, p. 555-561, 2013.
SUAREZ, P.A.Z.; MENEGHETTI, S.M.P. Parâmetros físico-químicos para os processos de produção de biodiesel, p. 33, 2015