ESTUDO DE CARAPAÇA DE SURURU COMO PRECURSOR CATALÍTICO NA SÍNTESE DE BIODIESEL

ISBN 978-85-85905-25-5

Área

Físico-Química

Autores

Rego, J. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO) ; Cristina, C. (UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO)

Resumo

A busca por soluções alternativas para o consumo de petróleo se deve a aceleração alarmante do aquecimento global. Como alternativa, o uso da química verde surge no intuito de estabilizar esse processo agressivo ao meio ambiente, onde os biocombustíveis surgem como um aliado de grande importância. Dentre os biocombustíveis, o biodiesel se mostra como atual alternativa na diminuição dos gases estufa. Sua tradicional produção industrial consiste na reação de transesterificação do óleo vegetal ou gordura animal com um álcool de cadeia curta, na presença de um catalisador homogêneo alcalino. A fim de sanar esses problemas, propomos um catalisador heterogêneo de origem residual e estudamos o avanço da reação de transesterificação do óleo de soja com metanol, usando os resíduos de sururu.

Palavras chaves

Catalisador heterogêneo; Biodiesel; Sururu

Introdução

A demanda por combustíveis renováveis tem crescido bastante nos últimos anos, seja pela preocupação com o meio ambiente devido as mudanças climáticas que são consequências advindas pelo uso de combustíveis fósseis, ou pelo esgotamento desses combustíveis devido ao aumento do consumo de petróleo. Entretanto, as reservas petrolíferas, comercialmente exploráveis, crescem em taxas proporcionalmente menores que o consumo, indicando um esgotamento das reservas de petróleo estimadas para o ano de 2046 (PIRES, 2004 apud RATHMANN, 2005, p. 2), o que torna as fontes renováveis extremamente importantes. O biodiesel é uma alternativa aos combustíveis derivados do petróleo, o método de sua obtenção é o de transesterificação, que consiste na reação química de triglicerídeos com álcool de cadeia curta na presença de um catalisador, resultando na substituição do grupo éster do glicerol pelo grupo metanol. De acordo com a Legislação Federal, nº 11.097, de 13 de janeiro de 2005, conceitua-se o biodiesel como “um combustível derivado de biomassa renovável para a utilização em motores de combustão interna por ignição por compressão ou, conforme regulamento, para geração de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustíveis de origem fóssil” (BRASIL, 2005, art. 6º). O custo de produção do biodiesel continua sendo um grande obstáculo, e a utilização de materiais de baixo custo nesta síntese, já demonstra que um catalisador heterogêneo proveniente das cascas de sururu se torna uma forma de obtenção de biodiesel economicamente mais viável. Por isso, o presente trabalho visa estudar a cinética de reação desse catalisador sob condições diferentes para produção de biodiesel metílico a partir do óleo de soja.

Material e métodos

Obtenção e Caracterização do Catalisador Os resíduos das cascas de sururu foram lavados em água corrente, secos em estufa a 100 °C por 1 h e pesados. O material seco foi triturado, peneirado e calcinado a 900 °C por 3 h. O óxido resultante foi codificado por CaO-Sururu e armazenado em dessecador. A reação de Transesterificação Se deu através do processo químico ao qual consistiu em misturar o óleo com o metanol numa proporção molar de 18:1 (álcool:óleo), levando em consideração a massa molar do óleo de soja de 1.288 g/mol na presença de 5% (m/m) do catalisador (CaO-Sururu) que reagiu produzindo ésteres metílicos (biodiesel) e a glicerina. Sob agitação magnética constante, reflexou-se a mistura entre o catalisador e o metanol durante 1 h. O óleo de soja refinado previamente aquecido a 65 °C foi adicionado ao sistema mantendo-se a agitação magnética e aquecimento à temperatura de refluxo. Caracterização do Biodiesel O acompanhamento das reações foi feito através de análises de cromatografia em camada delgada (CCD). Uma parte da fase superior foi coletada com um capilar e transferida para uma CCD de sílica-gel. As amostras foram eluídas em uma mistura de hexano/acetato de etila/ácido acético concentrado (90:10:1), como fase móvel. Essas amostras foram aplicadas ao lado de uma amostra de biodiesel (B100) e de óleo de soja para efeito de comparação de seus RF’s (Ratio to front). O CCD foi revelado sob vapor de iodo. Alíquotas de 1 mL foram removidas ao longo da reação e foram caracterizadas por FTIR (Infravermelho por transformada de Fourier), de acordo com metodologia descrita na literatura (Reyman, 2014). Para tanto se fez inicialmente uma curva de calibração usando o óleo de soja usado na reação e um padrão B100.

Resultado e discussão

Obtenção e Processamento do Catalisador Observou-se que a calcinação resultou em um pó fino e branco. Seu armazenamento em dessecador sob vácuo se faz necessário devido a sua rápida reação com a umidade do ar formando Ca(OH)2. Esse hidróxido por sua vez não apresenta atividade catalítica e por isso torna-se indesejável neste caso. Reação de Transesterificação e Caracterização do Biodiesel Na reação de transesterificação as alíquotas foram analisadas por CCD e nos indicava quando todo o óleo foi consumido e quando somente havia a presença de ésteres. Para determinar quantitativamente o teor de biodiesel convertido durante as reações, fez-se inicialmente uma curva de calibração analisando a transmitância no FTIR de várias misturas, de B100 e óleo de soja: 0%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% e 100%, onde 0% equivale ao óleo de soja puro e 100% ao biodiesel puro. Os espectros foram normalizados em 1464 cm-1 e todos os espectros estão sobrepostos, como mostra na Figura 1. Foi construída uma curva de calibração a fim de analisar a intensidade do pico em 1437 cm-1, uma vez que esse sinal apresentou maior sensibilidade na concentração de biodiesel e na conversão de triglicerídeos e linearização da curva. As alíquotas retiradas ao longo da reação foram analisadas por FTIR. A intensidade do pico em 1437 cm-1 foi projetada na curva de calibração evidenciada na Figura 3. Dessa forma foi possível medir o teor de ésteres metílicos na mistura a fim de avaliar o avanço da reação nas condições de síntese utilizadas. Esse avanço se fez de modo quantitativo através da Figura 2. Essa curva evidencia que em apenas 1 h de reação foi possível obter biodiesel com teores acima de 50 %.

Conclusões

No presente trabalho foi apresentado uma proposta de um catalisador heterogêneo a base de CaO, obtido a partir da calcinação dos resíduos de sururu. Estudamos sua ação catalítica para a reação de transesterificação do óleo de soja refinado em ésteres metílicos. Usamos o CaO-Sururu em uma amostra de óleo de soja, e o avanço da reação foi analisado pelo consumo do óleo e consequente produção dos éteres por CCD e por FTIR. Observou-se que ao usar uma razão molar de álcool:óleo de 18:1 e uma quantidade do CaO-Sururu em 5% m/m, houve comprovada eficiência do catalisador com apenas 1 h de reação.

Agradecimentos

Referências

RATHMANN, Régis et al. Biodiesel: uma alternativa estratégica na matriz energética brasileira. II Seminário de Gestão de Negócios, v. 1, 2005.

BRASIL. Lei nº. 11.097, de 13 de janeiro de 2005. Dispõe sobre a introdução do biodiesel na matriz energética brasileira; altera as Leis nos 9.478, de 6 de agosto de 1997, 9.847, de 26 de outubro de 1999 e dá outras providências.

REYMAN, Dolores et al. A new FTIR method to monitor transesterification in biodiesel production by ultrasonication. Environmental chemistry letters, v. 12, n. 1, p. 235-240, 2014.