Produção de biodiesel etílico de Andiroba (Carapa guianensis Aublet.) via catalise homogênea ácida

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

FEPROQUIM - Feira de Projetos de Química

Autores

Santos, E.F.C. (IEMA) ; Ferreira, J.E.S. (IEMA) ; Silva, P.E.S. (IEMA)

Resumo

Foi estudada a produção de biodiesel etílico de andiroba através da reação de transesterificação via catalise ácida. Inicialmente realizou-se a caracterização físico química do óleo de andiroba (índice de acidez, índice de iodo e viscosidade) de acordo com as normas internacionais do American Oil Chemists’s Society – AOCS. Os ensaios reacionais foram realizados em diferentes razões molares (1:50, 1:75 e 1:100) partindo-se sempre de 20 g de óleo de andiroba, sendo as variáveis dos ensaios foram 5% (m/m) em relação ao óleo de catalisador ácido (H2SO4), temperatura de 40°C, agitação constante e tempo de reação de 120 minutos. A condição ótima de reação foi alcançada utilizando razão molar óleo:etanol de 1:100, sendo que o produto final atingiu valor máximo de teor de éster de 90,4%.

Palavras chaves

Andiroba; catalise ácida; biodiesel

Introdução

O biodiesel pode ser produzido a partir de várias oleaginosas, ou seja, empregar uma única matéria-prima para produzir biodiesel, num país com a diversidade do Brasil, seria um grande equívoco. Na Europa usa-se, predominantemente, a canola, por falta de alternativas. No caso do Brasil, têm-se dezenas de alternativas, como demonstram experiências realizadas em diversas regiões com mamona, dendê, soja, girassol, pinhão manso, babaçu, pequi, andiroba, pequi e etc. (COSTA; OLIVEIRA, 2006). Apesar da grande diversidade de matérias primas no território brasileiro, bem como diversas fontes de biomassa cultivadas comercialmente ou presentes de forma selvagem no Brasil, a indústria de biodiesel tem utilizado como matéria-prima predominantemente o óleo de soja que contribui hoje com cerca de 77% (PINHO; SUAREZ, 2016), sendo apenas 4% correspondem a uma mistura de diversas outras matérias-primas (algodão, óleo residual de fritura, gordura de porco, gordura de frango, óleo de palma, entre outros), ou seja, a indústria brasileira de biodiesel utiliza como meteria prima em mais da sua metade o óleo de soja oriundo de uma cadeia de produção agrícola tradicional. No Maranhão há uma grande diversidade de oleaginosas nativas com potencial para a produção de biodiesel, entre as quais podemos destacar a andiroba (Carapa guianensis Aublet), abundante na mesorregião de Rosário, os frutos produzidos anualmente, com mais de 40% de óleo podem ser aproveitados como matéria prima oleaginosa. Desta forma, o objetivo geral deste trabalho é avaliar o potencial do óleo de andiroba (Carapa guianensis Aublet), comercializado no município de Axixá – MA, como matéria-prima para a produção de biodiesel etílico via catalise ácida.

Material e métodos

Após a aquisição do óleo de andiroba realizou-se uma purificação com carvão ativado no óleo bruto para retirada de impurezas (Figura 1A). Após foi realizada a caracterização físico química do óleo de andiroba de acordo com as normas internacionais do American Oil Chemists’s Society - AOCS (DIB, 2010; ANVISA, 2012), viscosidade cinemática de acordo com o método ASTM D 445, incide de acidez de acordo com o método AOCS Cd 3d- 63 e o índice de iodo de acordo o método AOCS C2.205. Todas as reações catalíticas foram realizadas no reator de bancada, a uma temperatura de 70º e razões molares de 1:50, 1:75 e 1:100 (óleo:etanol) e ácido sulfúrico como catalisador na quantidade de 5% em relação ao óleo. Inicialmente, adicionou- se 20 g do óleo de andiroba e após o etanol, sob agitação constante (Figura 2B) com tempo de 120 minutos. Após a reação, o sistema permaneceu em repouso para a decantação da glicerina, que foi separada em funil de decantação. O excesso de solvente foi retirado através do rotaevaporador. Para identificação dos compostos, utilizou-se a cromatografia de camada fina, com o intuito de analisar de modo qualitativo o biodiesel etílico, onde as amostras foram coletadas com auxílio de capilares de vidro e aplicadas sob as placas de sílica prontas (Merck), a fase móvel utilizada foi uma mistura de hexano (Merck; 98,5%): éter dietílico (Vetec; 99,5%): ácido acético (Vetec – 99,7%). Para determinar o teor de ésteres, ou seja, o percentual de conversão nas reações de transesterificação, utilizou-se a cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa (CG-MS).

Resultado e discussão

O índice de acidez do óleo de andiroba foi de 38,6 mg KOH/g. Meher, Sagar, Naik(2006) sugerem que a quantidade de acidez presente nos óleos e gorduras para a produção de biodiesel via transesterificação por catálise alcalina seja inferior a 3 mg KOH/g. Devido este alto valor de acidez optou-se realizar a transesterificação via catalise homogênea acida, sendo que utilizou-se como catalisador o ácido sulfúrico (H2SO4). O índice de iodo obtido foi igual a 91,8 mg de I2/100 g de óleo, o qual indicou um elevado grau de instauração. O óleo de andiroba possui uma viscosidade a 40 °C de 81,6 mm2 /s. A menor razão (1:50) apresentou 63,1 % de teor de éster, valor abaixo do exigido pela ANP que admite teores de éster acima de 96,5%. A melhor razão foi de 1:100 que alcançou teor de éster de 86,2 %. Foi possível observar que os valores de teor de éster aumentaram conforme o volume de etanol também aumentava, tal efeito foi notado também por Thomaz e colaboradores (2017), os quais conseguiram obter valores de teor de éster próximos a 97%, fato explicado por utilizarem altas razões molares. O produto reacional obtido, foi levado a um rotaevaporador com a finalidade de se retirar o excesso de álcool. Em seguida a mistura reacional foi transferida a um funil de decantação onde permaneceu até a separação das fases. A Figura 2C mostra a cromato placa, onde o arraste da conversão está situada no lado direito onde é possível identificar através da intensidade das bandas presentes aos ésteres etílicos (BORGES, 2014). Os valores de viscosidade cinemática do produto (biodiesel) obtido da transesterificação diminuíram significativamente com o aumento da razão molar. Todos os produtos apresentaram valor de viscosidade cinemática dentro do limite exigido pela ANP(3,0-6,0).

Conclusões

O óleo apresentou um alto índice acidez, resultado que levou a realização da transesterificação acida. Após realizou-se a caracterização físico-química do óleo de andiroba. Foi atingido um valor de teor de éster de 90,4 %, no ensaio catalítico conduzido a tempo de 120 minutos e razão molar de 1:100 (óleo:etanol), sendo sob temperatura de 70º e agitação aproximada constante. Portanto a obtenção de biodiesel é altamente viável, visto que nos ensaios conduzidos com o óleo de andiroba em condições similares a produção de biodiesel de soja, apresentou resultados promissores.

Agradecimentos

A Deus, aos meus pais, ao IEMA e a todos os integrantes do GEPESVEM.

Referências

AOCS Official Method Cd 3d-63 – American Oil Chemists’ Society, 2009.
PINHO, D. M. M.; SUAREZ, P. A. Z. Do Óleo de Amendoim ao Biodiesel- Histórico e Política Brasileira para o Uso Energético de Óleos e Gorduras. Revista Virtual de Química, Vol 9, p. 39-51, 2016.
DIB F. H. Produção de biodiesel a partir de óleo residual reciclado e realização de testes comparativos com outros tipos de biodiesel e proporções de mistura em um moto-gerador Iha Solteira. 2010.118 f. Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Ilha Solteira – SP, (2010).
ANVISA - Agência Nacional de Vigilância Sanitária. Resolução nº 270, de 22 de setembro de 2006. Aprova o regulamento técnico para óleos vegetais, gorduras vegetais e creme vegetal. Diário Oficial da União, Brasília (2012).
THOMAZ, K.; BASTOS, R.; CONCEIÇÃO, L.; ZAMIAN, J.; PONTES, R. Produção de biodiesel etílico de andiroba (Carapa Guianensis) via transesterificação in situ. Congresso Brasileiro de Química, 57º, Gramado, 2017.
BORGES L. B. B. Aplicação de catalisador químico heterogêneo na transesterificação de miscelas etanólicas de óleo de soja. Dissertação de mestrado da Universidade de São Paulo, Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz” para obtenção do título de mestra em ciências. Área de concentração: Ciências e tecnologia de Alimentos. Piracicaba, (2014).
MEHER, L. C.; SAGAR, D. V.; NAIK, S.N. Techinal aspects of biodiesel production by transesterification – a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 10, n-3, p,248-268, 2006.
COSTA, B.J.; OLIVEIRA, S.M.M. de. Produção de biodiesel. Dossiê técnico. Curitiba: TECPAR, 2006.