Obtenção e caracterização de biodieseis metílicos de óleos de aves

Área

Tecnologia de biocombustíveis e energias alternativas

Autores

Couto da Silva, C.L. (ULBRA) ; Porto Costa, L.M. (ULBRA) ; Santos, S.J. (UFRGS) ; Mazzini Fontoura, L.A. (ULBRA)

Resumo

O biodiesel é uma mistura de ésteres graxos obtidos por transesterificação de óleos e gorduras, empregado como substituto do diesel como combustível. O principal custo de produção do biodiesel é a matéria prima. Por esta razão, é importante a busca de alternativas de menor custo. Óleos residuais da produção de alimentos são exemplos. Neste trabalho, óleos residuais do cozimento de cortes de frango e de pato foram purificados, caracterizados e transesterificados. Os óleos mostraram baixa acidez, permitindo a obtenção de biodiesel por catálise alcalina. A transesterificação metílica com o uso de gliceróxido de sódio conduziu a biodieseis com teores de ésteres graxos, viscosidades cinemáticas e massas específicas atendendo às exigências da legislação brasileira.

Palavras chaves

biodiesel; transesterificação; óleo de ave

Introdução

Embora o Brasil destaque-se no cenário internacional pelo uso de fontes renováveis de energia, o sistema de transportes continua muito dependente dos combustíveis fósseis. Basta observar que, em 2020, os derivados do petróleo e o gás natural tiveram uma participação de cerca de 80 % no consumo de combustíveis no transporte rodoviário. O biodiesel é um combustível derivado de óleos e gorduras e tem sido utilizado como substituto parcial ao diesel em veículos como ônibus e caminhões. É renovável, biodegradável, livre de compostos de enxofre que causam a chuva ácida, produz menos material particulado na queima e apresenta propriedades superiores como a lubricidade, e maiores ponto de fulgor e número de cetanos. Usado no país há quase duas décadas, a cadeia produtiva ainda tem o desafio de tornar-se mais competitiva. A matéria prima responde por quase 80 % do custo de produção, o que faz com a busca de insumos mais baratos como os óleos residuais continue sendo um importante tema de pesquisa. Em 2020, o Brasil foi o maior produtor mundial de carne de aves. Cortes de frango e de pato, quando assados, produzem um óleo que, em geral, não é aproveitado. Ao contrário, é descartado de maneira incorreta. Neste trabalho, o óleo residual de frango e de pato foi isolado, caracterizado, e empregado na produção de biodiesel. A transesterificação metílica foi conduzida na presença de gliceróxido de sódio. Os óleos e os biodieseis foram caracterizados por ensaios físicos como massa específica a 20 oC, viscosidade cinemática a 40 oC e ponto de fluidez.

Material e métodos

Isolamento e purificação das gorduras de aves: Coxas das asas de frango e de pato congeladas foram adquiridas no mercado local. Os alimentos foram assados em forno elétrico a 250 °C por 30 min sobre bandeja de alumínio. Após o final do cozimento, a gordura fundida foi separada dos alimentos sólidos e armazenada congelada. No laboratório, foi fundida, filtrada e a fase aquosa, separada. Por fim, o óleo foi seco a 100 oC sobre chapa de aquecimento por 1 h. Obtenção do biodiesel: Em um balão de fundo redondo conectado a um condensador de refluxo, foram introduzidos 30 g do óleo pré-aquecido a 50 oC, seguidos de 1,5 g de gliceróxido de sódio e 20 mL de MeOH. A mistura foi agitada por 1 h na temperatura de refluxo. A seguir, o glicerol foi descartado e o biodiesel, lavado com água a 70 oC (3 x 25 mL). Por fim, o biodiesel foi aquecido a 100 oC por 60 min para a eliminação dos voláteis. Caracterização dos óleos e dos biodieseis: As massas específicas dos biodieseis foram determinadas gravimetricamente em balão volumétrico de 10 mL. A 20 oC, os óleos apresentam sedimentos e suas massas específica não foram estimadas. As viscosidades cinemáticas a 40 oC foram determinadas em um tubo Cannon-Fensky (ASTM D455-06). Os pontos de fluidez foram medidos em um determinador PP-IBP mod. 2018 (ASTM D97-17). Os índices de acidez dos óleos foram determinados por titulometria de neutralização. Todos os ensaios foram realizados em triplicata com resultados expressos como intervalos de confiança (95 %, n=3), exceto o ponto de fluidez, que foi medido em duplicata. Os teores de ésteres graxos dos biodieseis foram estimados por RMN de hidrogênio em um espectrômetro Varian Oxford operando a 400 MHz em CDCl3 (Guzatto et al., 2011).

Resultado e discussão

Após a purificação, na temperatura ambiente, os resíduos apresentaram-se líquidos com coloração amarelada e com a presença de sedimentos. Os índices de acidez foram estimados inferiores a 1 mg de KOH por g de amostra, permitindo, portanto, o emprego da catálise alcalina na reação de transesterificação. As viscosidades dos óleos foram encontradas próximas a 34 mm2 s-1. Os biodieseis foram obtidos com teores de ésteres graxos iguais ou superiores a 96,5 %. Suas viscosidades são cerca de oito vezes inferiores as de suas matérias primas, como esperado, em razão d diminuição do tamanho das cdeias (Sajjadi et al., 2016). As massas específicas foram estimadas como 0,87 g mL-1, típicas de biodieseis. Em geral, a massa específica, ao contrário da viscosidade e do ponto de fluidez, é pouco dependente da matéria prima (Paulino et al., 2020). Os pontos de fluidez dos óleos de pato e de frango foram encontrados como 9 e 6 oC respectivamente. Dos dois biodieseis, 6 oC. Biodieseis derivados de óleos apresentam pontos de fluidez superiores aos de suas matérias primas. Os derivados de gordura, ao contrário, inferiores (Sajjadi et al., 2016). Neste caso, valores próximos foram observados. Cabe lembrar que, a temperatura ambiente, os óleos apresentaram sedimentos, indicando um comportamento intermediário entre óleos e gorduras típicas. Os resultados são apresentados na Tabela 1.

Conclusões

Óleos obtidos no cozimento de cortes de frango e de pato foram purificados e utilizados na obtenção de biodieseis metílicos. As matérias graxas, apesar de expostas ao calor e à umidade durante o processo de cozimento, apresentaram baixos teores de ácidos graxos livres, permitindo o emprego da catálise alcalina na transesterificação. Os biodieseis obtidos, naquelas propriedades que foram estimadas, atendem as especificações da legislação brasileira.

Agradecimentos

Referências

Guzatto, R., de Martini, T. L., Samios, D. (2011). The use of a modified TDSP for biodiesel production from soybean, linseed and waste cooking oil. Fuel Processing Technology, 92(10), 2083–2088. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.06.013

Paulino, I. B., Dias, J. S., Schneider, R., Santos, S. J., Santos, B. L. C., Santos, L. W., Fontoura, L. A. M. (2020). Ponto de fluidez, viscosidade e densidade de biodieseis etílicos derivados de óleos e gorduras. In L. Tullio (Ed.), Fontes de Biomassa e Potenciais de Uso 2. Atena. https://doi.org/10.22533/at.ed.0742021078

Sajjadi, B., Aziz, A., Raman, A., Arandiyan, H. (2016). A comprehensive review on properties of edible and non-edible vegetable oil-based biodiesel: Composition, specifications and prediction models. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 63, 62.