DETERMINAÇÃO DA ACIDEZ DO COQUE E DOS GASES NÃO CONDENSÁVEIS DO PROCESSO DE CRAQUEAMENTO DE BIOMASSA

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Físico-Química

Autores

Patricia Pedrosa Braga, E. (UNIFESSPA) ; Batista do Nascimento, K. (UNIFESSPA) ; Carvalho Kluck Silva, N. (UNIFESSPA) ; de Jesus Pantoja da Gama, V. (UNIFESSPA) ; da Silva Santanna, J. (UNIFESSPA) ; Alex Pereira da Mota, S. (UNIFESSPA)

Resumo

Afim de propor uma reação genérica entre o catalisador carbonato de sódio a partir da determinação da acidez do coque e dos gases não condensáveis, realizou-se um experimento, acoplado ao experimento de craqueamento térmico catalítico do óleo de fritura com o carbonato de sódio de pureza de 99,5%, onde a partir dos resultados de índice de acidez e pH, observou-se a eficácia do carbonato de sódio como catalisador e conseguiu-se propor um mecanismo reacional genérico, entre a matéria prima e o catalisador.

Palavras chaves

Craqueamento; Biocombustíveis; Mecanismo

Introdução

A reação de craqueamento de triglicerídeos consiste na quebra de ligações envolvendo os grupos funcionais éster e, em menor grau, as cadeias carbônicas dos ácidos graxos componentes dos óleos e gorduras, pelo aumento da temperatura do sistema, formando uma mistura de compostos constituída principalmente de compostos oxigenados, em menor quantidade, e hidrocarbonetos em maior quantidade (SUAREZ et al,2007), além da produção de gases não condensáveis e um coproduto denominado coque, o qual normalmente se encontra em estado sólido, constituído majoritariamente de hidrocarbonetos dom cadeia longa. Tás produtos apresentam uma característica semelhante àqueles dos combustíveis fósseis, constituindo ótimos substitutos para geração de energia (QUIRINO, 2006; MOTA, 2013). A presença de catalisadores na reação de craqueamento pode favorecer determinadas rotas, resultando na otimização do tempo da reação química e também induzindo a formação de maiores alíquotas dos produtos mais desejados, pela formação de novos intermediários e pela seletividade química inerente a cada tipo de catalisador (IDEM et al., 1996). O carbonato de sódio é um catalisador que segundo algumas literaturas (SANTANNA et al (2017); MOTA (2014); ALMEIDA et al (2017)) citam como um catalisador eficiente porém as literaturas não demonstram a sua atuação, dessa forma, além de verificar a capacidade e eficiência do catalisador de desoxigenar os produtos o presente trabalho tem como o intuito propor o mecanismo de reação entre o carbonato de sódio e o óleo de fritura foi realizado um experimento atrelado aos experimentos de craqueamento, a partir das medidas de pH índice de acidez.

Material e métodos

Com o intuito de propor o mecanismo de reação entre o carbonato de sódio com grau de pureza de 99,5%, e o óleo de fritura, arrecadado em um estabelecimento de Marabá-PA. Realizou-se um experimento acoplado ao craqueamento térmico catalítico, onde inicialmente coletou-se amostra da matéria prima in natura e assim que a mesma entrou em contato com o catalisador e realizou-se analises de índice de acidez, a partir do método de titulação colorimétrica pelo o método padrão da ASTM D 974. Durante o processo de craqueamento os gases não condensáveis foram acondicionados em um erlemeyer para a análise de pH, a qual foi realizada com o auxílio de um sistema simples, montado com o intuito de acondicionar os gases e mantê-los em contato com fitas de pH, da marca Machery, a fim de verificar a alteração na coloração da mesma durante a reação de craqueamento. Ao término do experimento foi coletada uma amostra do coque, a mesma foi solubilizada e submetida a teste de acidez, tanto via índice de acidez quanto em contato com a fita de Ph.

Resultado e discussão

A análise de pH da matéria prima é apresentada na Tabela 1 que traz os resultados de índice de acidez da mesma antes do contato com o carbonato de sódio, após a inserção do mesmo, tal como do coque que foi gerado durante o processo de craqueamento. É notório que ao entrar em contato com o catalisador a acidez do óleo de fritura baixou de forma significativa o que nos leva a propor que a mistura óleo de fritura e carbonato desencadeia reações entre os íons de sódio presentes e os ácidos graxos existentes na cadeia do triglicerídeo. Além do mais, o índice de acidez do coque apresenta um valor baixo o que possibilita afirmar que o resultado da reação foi a formação de compostos com características alcalinas no coque. O resultado do pH dos gases não condensáveis é ilustrado na Figura 1, onde é possível observar, através do gabarito que indica o valor do pH presente na embalagem das fitas, que o pH dos gases liberados, de acordo com a coloração apresentada pela fita é próximo ao pH 4. Este resultado concerne que os gases liberados durante o craqueamento do óleo de fritura dizem respeito aos compostos oxigenados presentes na matéria-prima, tais como CO2, CO e O2. Ao passo que o pH apresentado pelo coque foi entre 9 e 10 este resultado está de acordo com o observado no índice de acidez e confirma a formação de compostos com propriedades alcalinas no resíduo. Dessa forma pode-se afirmar que os íons de sódio presentes na composição do catalisador reagiram com os grupos hidroxilas presentes nos ácidos carboxílicos que compunham os triglicerídeos, gerando uma base. Ao passo que o íon carbonato ao ser aquecido foi liberado da solução na forma de dióxido de carbono. A reação genérica para este processo é proposta a seguir: Na2CO3(s) + RCOOH(l)→ NaOH(s) + CO2(g) + O2(g) + RCH(l)

Conclusões

O catalisador teve sua eficiência comprovada tanto com relação a diminuição da energia necessária para que a reação global ocorresse, quanto no que diz respeito a desoxigenação dos produtos. Além do mais, com a determinação da acidez do coque e dos gases não condensáveis foi possível propor a reação genérica que ocorre entre os íons do carbonato de sódio e os ácidos carboxílicos presentes nas matérias- primas.

Agradecimentos

Referências

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IDEM, R. O.; KATIKANENI, S. P. R.; BAKHSHI, N. Thermal cracking of canola oil:reaction
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