Otimização da reação de transesterificação metílica de oleína de origem vegetal

Área

Tecnologia de biocombustíveis e energias alternativas

Autores

Franco Ribeiro, F. (ULBRA) ; Santos, S.J. (UFRGS) ; Mazzini Fontoura, L.A. (ULBRA)

Resumo

Estima-se que 80 % do custo do biodiesel seja contribuição da matéria prima. Por esta razão, é necessário buscar fontes graxas alternativas a fim de deixar a cadeia produtiva mais competitiva. O refino parcial da gordura de palma produz duas frações, a estearina e a oleína. A segunda tem menor valor agregado. Neste trabalho, a transesterificação metílica de oleína de palma catalisada por ácido sulfúrico foi otimizada por planejamento Doehlert a duas variáveis, as quantidades de metanol e catalisador. Biodieseis com teores de ésteres graxos acima de 96,5 % podem ser obtidos com várias combinações de variáveis. Para 1 % de catalisador, qualquer razão molar acima de 27 leva ao produto na especificação. Para o catalisador a 2 %, o mesmo resultado é observado a partir de uma RM igual a 13.

Palavras chaves

biodiesel; oleína; transesterificação

Introdução

O fruto da palma, ou dendê, fornece dois tipos de gorduras, a palma, extraída da polpa, e o palmiste, obtido do caroço. A gordura da palma, após extraída, pode ser refinada e separada em duas principais frações: a estearina e a oleína. A primeira é mais rica em ácidos graxos saturados, sólida a temperatura ambiente, e encontra emprego na produção de margarina. A última, de menor valor agregado, predominantemente formada por cadeias insaturadas, é líquida, usada em culinária e também na obtenção de biodiesel. A oleína possui alto índice de acidez. Quando submetida à transesterificação, não admite catálise alcalina, portanto. Neste caso, como em outras esterificações, ácido sulfúrico é, em geral, utilizado. Paralelamente à esterificação dos ácidos graxos livres, ocorre a transesterificação dos triglicerídeos também encontrados na oleína. As condições de reação são dependentes da sua composição e fatores como a quantidade de catalisador e de álcool devem ser otimizados. Uma forma rápida e conveniente de otimizar as variáveis de um processo é o planejamento Doehlert. A duas variáveis x e y, o planejamento é composto por um hexágono que combina cinco valores de x e três de y. A propriedade x varia em cinco níveis e a propriedade y em três níveis. Além dos vértices do hexágono, o seu ponto central também define uma condição experimental (DOEHLERT, 2013). O objetivo deste trabalho foi a otimização da reação de obtenção de biodiesel metílico da oleína de palma usando o planejamento experimental Doehlert.

Material e métodos

Em um balão de 250 mL mergulhado em um banho maria a 80 °C, equipado com um condensador de refluxo, foram introduzidos 30 g de oleína de palma (Azevedo) seguidos de V(MeOH) mL de metanol e de V(CAT) mL de ácido sulfúrico concentrado. A mistura foi agitada vigorosamente por 90 min. A seguir, a mistura foi transferida para um funil de separação. A fase inferior foi descartada e a fase superior foi lavada com água (3 x 10 mL, 70 °C). A seguir, o produto foi aquecido a 100 °C por 60 min para a eliminação dos voláteis. Os teores de ésteres graxos do biodiesel foram estimados por ressonância magnética nuclear de hidrogênio em um espectrômetro Varian Mercury operando a 400 MHz em CDCl3 (GUZATTO; DE MARTINI; SAMIOS, 2011)

Resultado e discussão

A Tabela 1 apresenta os teores de ésteres graxos (TEG EXP) estimados no intervalo de 91 a 100 %. Para que atinja a especificação da legislação brasileira, o valor deve ser igual ou superior a 96,5 %. Lançados em função das variáveis experimentais, os nove resultados fornecem uma superfície, Figura 1. A equação que define a superfície foi utilizada para a estimativa dos teores de ésteres graxos nas condições experimentais (TEG CALC). Os resíduos, em módulo, foram inferiores a 1,5 %, indicando a adequação dos valores experimentais à superfície construída. No intervalo em que as variáveis foram estudadas, a superfície indica que o aumento da razão molar ou da quantidade de catalisador provocam um incremento do teor de ésteres graxos no produto. A superfície mostra que diversas combinações das duas variáveis conduzem ao produto dentro da especificação, regiões em azul claro ou laranja na superfície de níveis, Figura 1.

Conclusões

A reação de transesterificação metílica da oleína bruta de palma catalisada por ácido sulfúrico foi otimizada por planejamento Doehlert a duas variáveis, a saber, a razão molar metanol/oleína e massa relativa do catalisador. Biodieseis com teores de ésteres graxos acima de 96,5 % podem ser obtidos com várias combinações de variáveis. Para 1 % de catalisador, qualquer razão molar acima de 27 leva ao produto na especificação. Para o catalisador a 2 %, o mesmo resultado é observado a partir de uma RM igual a 13. No intervalo estudado, o incremento da razão molar MeOH/TG ou da quantidade de catali

Agradecimentos

Referências

DOEHLERT, D. H. Uniform Shell Designs. Journal of the Royal Statistical Society. Series C (Applied Statistics), v. 19, n. 3, p. 231–239, 1970.

GUZATTO, R.; DE MARTINI, T. L.; SAMIOS, D. The use of a modified TDSP for biodiesel production from soybean, linseed and waste cooking oil. Fuel Processing Technology, v. 92, n. 10, p. 2083–2088, 2011. Disponível em: http://dx.doi.org/10.1016/j.fuproc.2011.06.013.