Estudo da Cinética do Adsorvente Lama Vermelha na Adsorção de Ácidos Graxos Presentes na Biogasolina Oriunda de Craqueamento Térmico e Catalítico

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Físico-Química

Autores

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

Resumo

No intuito de observar o melhor tempo para adsorção de ácidos graxos utilizando como adsorvente o resíduo Lama Vermelha in natura, realizou-se um experimento de adsorção, analisando a variação do tempo,o qual o resultado da fração biogasolina adsorvida foi caracterizada via índice de acidez e via espectroscopia na região do infravermelho. Observou-se que os melhores tempos foram 20 e 30 minutos, porém não foi possível obter uma adsorção total dos ácidos graxos.

Palavras chaves

Adsorção; Lama Vermelha; Biocombustíveis

Introdução

A maior conscientização dos países na busca por combustíveis alternativos que minimizem a emissão de poluentes tem contribuído para que sejam desenvolvidos combustíveis a partir de biomassa (biocombustíveis), fazendo com que a demanda por tecnologia nessa área cresça rapidamente (HAAS et al., 2001). Segundo Borugadda e Goud (2012), os biocombustíveis podem ser produzidos através de óleos vegetais, gorduras de origem animal, e até resíduos urbanos e agroindústrias, tais como óleos utilizados em processos de fritura por imersão e gorduras animais, devido a sua composição que possuí uma grande quantidade de triglicerídeos, que tem rede molecular semelhante as dos hidrocarbonetos do petróleo. Ramos et al. (2011) descrevem que existem diversas rotas tecnológicas para produção de biocombustíveis, como por exemplo a transesterificação, esterificação e o craqueamento, sendo o craqueamento uma rota de grande destaque, e este pode ocorrer na ausência de um catalisador, sendo caracterizado como um craqueamento do tipo térmico, no qual os efeitos da temperatura são os únicos responsáveis pelas quebras das moléculas dos triglicerídeos ou pode ocorrer com o emprego de um catalisador, onde o mesmo seria responsável por diminuir a energia da reação global, além de melhorar as propriedades dos produtos gerados (PRADO, 2009; SUAREZ; 2009; OLIVEIRA, 2013). Uma grande desvantagem no uso do craqueamento para a produção de energia renovável, é o fato de que é impraticável o uso direto desse produto, pois apresentam altos índices de ácidos graxos livres (ADJAYE e BAKHSHI, 1995; GUO et al, 2003; ZHANG et al, 2007), os quais elevam a acidez e limita o uso do biocombustível (FERRARI et al, 2005 e CAMARGOS, 2005). Dentre as rotas tecnológicas estudadas para resolver a problemática da elevada acidez dos biocombustíveis oriundos da rota de craqueamento, está a adsorção (SILVA et al., 2013). Existem alguns materiais com grande potencial de adsorção, entre estes se encontra a lama vermelha, um resíduo gerado em grande escala no processo de fabricação de alumínio (WANG et al, 2008). Tal resíduo representa um passivo ambiental importante para a indústria de beneficiamento de alumínio, devido aos riscos de contaminação do meio ambiente e aos custos associados ao seu manejo e disposição (CUNHA, 2011). Dessa forma a fim de dar um direcionamento ao resíduo lama vermelha, estudou-se as suas potencialidades como adsorventes, bem como o melhor tempo para adsorção de ácidos graxos, presentes na fração biogasolina oriunda do craqueamento térmico e catalítico do óleo de fritura com o PAE (Pó de Aciaria Elétrica).

Material e métodos

Após a obtenção da biogasolina oriunda do craqueamento térmico catalítico do óleo de fritura com o PAE, submeteu-se a mesma à caracterização físico-química a partir do índice de acidez e a caracterização composicional via espectroscopia na região do infravermelho. Em seguida realizou-se os testes de adsorção, o qual seguiu a metodologia descrita por Mancio (2015) onde no processo de adsorção, foram pesados em uma balança analítica, aproximadamente cinco gramas da fração biogasolina, as quais foram acondicionados em oito erlenmeyers. Aos erlenmeyers foram adicionados 5% (m/m) do material adsorvente (lama vermelha in natura), em relação a massa de biocombustível pesada. Em seguida, os erlenmeyers contendo as amostras de biocombustíveis e adsorventes (oito recipientes ao todo) foram inseridas na incubadora shaker dando início a agitação da mesma. As variáveis do processo que se manteram constantes foram: pressão (atmosférica), temperatura (ambiente), velocidade de agitação (130 rpm) e a porcentagem de adsorvente (5%). Pode-se ressaltar que inicialmente investigou-se apenas a variação do tempo de adsorção dos ácidos graxos dos biocombustíveis (0; 2,5; 5; 10; 20; 30; 40; 50 e 60 min). Ao fim do processo de adsorção, o conteúdo de cada frasco foi submetido à filtração a vácuo (utilizando papel filtro Whatman nº1), obtendo então, amostras de biocombustíveis desacidificadas, as quais foram analisadas, também, via a caracterização físico-química (índice de acidez), pela titulação colorimétrica, através do método padrão da ASTM D 974, e via caracterização composicional através da técnica de espectroscopia na região no infravermelho a qual foi realizada no equipamento da marca Agilent, modelo CARY 630 com reflectância atenuada (ART). A quantidade de ácidos graxos adsorvidos por grama de adsorventes foi calculada a partir da fórmula: qt= {[(NAT0-NATf)xPMAGL]xmFD}/mADS Onde, NAT0 e NATf são os números de ácidos totais do diesel leve antes e depois da adsorção, respectivamente, mFD é a massa de fração destilada utilizada, mADS é massa de adsorvente empregada em cada corrida dos experimentos e AGL é o peso molecular médio referente aos ácidos graxos livres presentes no diesel leve.

Resultado e discussão

A Tabela 1 apresenta os resultados da cinética de adsorção dos ácidos graxos livres. Estes estão relacionados à quantidade relativa de ácidos graxos livres adsorvidos (qt), e a variação do índice de acidez nos diferentes tempos de contato dos experimentos, onde através destes resultados podemos verificar o efeito do tempo de processo sobre a remoção dos AGLs. O índice de acidez da biogasolina foi de 114,40 mgKOH/g, o qual é um valor elevado se comparados aos trabalho de Santanna et al (2017), o qual a biogasolina oriunda do craqueamento térmico catalítico do óleo de fritura com o carbonato de sódio de 98,5% apresentava um índice de acidez de 80,2 mgKOH/g. Dessa forma observa que a lama vermelha conseguiu adsorver os ácidos graxos presentes na biogasolina, porém em poucas quantidades. E com base nos valores de acidez encontrados na tabela 1, observa-se que a quantidade relativa de ácidos graxos adsorvido, aumenta com o decorrer do tempo até os 30 minutos, e após os 30 minutos ele diminuí, deixando assim de diminuir a acidez da biogasolina. Dessa forma pode-se dizer que não encontrou-se um tempo de equilíbrio, e necessitaria de um tempo de contato maior para atingir o equilíbrio segundo Corrêa et al. (2014). Os espectros (Figura 1) na região do infravermelho das biogasolinas adsorvidas, corroboram as informações do índice de acidez, e demonstram que a biogasolina adsorvida ainda encontra-se ácida, isso devido a presença da carbonila que segundo Silverstain et al (2007), a banda fica localizada em cerca de 1710 cm-, e esta banda simboliza a presença de compostos oxigenados como ácidos carboxílicos, cetonas e ésteres, os quais dão a característica ácida as substâncias. Observa-se também a presença em baixa intensidade na banda de 720 cm-, o que demonstra a baixa presença de unidades CH2 na fração, dessa forma pode-se dizer que a fração é a fração biogasolina, pois trata-se de cadeias curtas uma vez que a pouca intensidade de tal banda, ou seja há uma menor quantidade de carbonos.

Conclusões

A adsorção é uma opção de reaproveitamento do resíduo lama vermelha e de desacidificação de biocombustíveis, visto que este resíduo conseguiu adsorver os ácidos graxos. Os melhores tempos de adsorção da Lama Vermelha foram 20 e 30 minutos, porém não foi possível ter uma adsorção total dos ácidos graxos, dessa forma a Lama Vermelha in natura não é indicada para adsorver frações muito ácidas. E não foi possível obter o tempo de equilíbrio de adsorção, visto que os valores não ficaram constantes.

Agradecimentos

Referências

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