TÍTULO: ESTUDOS DAS CONDIÇÕES OPERACIONAIS PARA O PROCESSO DE SEPARAÇÃO DE FASES NA PURIFICAÇÃO DO BIODISEL DE MAMONA

AUTORES: Lima, A.K.S. (UFAL) ; Machado, A.B. (UFAL) ; Carvalho, S.H.V. (UFAL) ; Henrique, D.C. (UFAL)

RESUMO:O Brasil tem grande potencial para produzir biodiesel a partir da exploração de plantas oleaginosas, devido as suas condições climáticas favoráveis e grande extensão territorial.O presente trabalho busca avaliar de forma sistemática a metodologia de separação de misturas binárias de biodiesel de óleo de mamona e água visando o melhor processo de separação de fases na purificação do biodiesel.Para os ensaios, foram pesados em uma proveta o biodiesel de mamona e a massa de água.Para as condições estudadas no sistema binário água/biodiesel de mamona, onde as variáveis eram: pH de 4, 7 ou 10, temperatura de 30°C, 45°C ou 60°C e concentração da água de lavagem de 10%, 15% ou 20%, observa-se que os menores tempos de separação foram obtidos com a água de lavagem ácida, na temperatura de 60°C.

PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Mamona; Transesterificação

INTRODUÇÃO:O Brasil tem grande potencial para produzir biodiesel a partir da exploração de plantas oleaginosas, devido as suas condições climáticas favoráveis e grande extensão territorial (QUINTELA et al., 2007). Como se trata de uma energia renovável é vista como uma das alternativas para a diminuição ou até mesmo substituição do uso de combustíveis fósseis. Visto que se obtêm vários beneficios, como a queima do biodiesel gerando baixos índices de poluição, geração de emprego e renda no campo, entre outras. A mamoneira (Ricinus commnisl.) é uma oleaginosa de destaque no Brasil e no mundo. Por ser cultivada em regiões áridas e semiáridas, sua produção é de baixo custo. No Brasil torna-se uma cultura viável na região semiárida onde há poucas alternativas agrícolas, sua semente gera em média 47% de óleo sendo uma matéria prima de aplicações únicas na indústria química devido a características peculiares de sua molécula que lhe fazem o único óleo vegetal naturalmente hidroxilado, além de uma composição com predominância de um único ácido graxo, o ricinoléico, o qual lhe confere as propriedades químicas atípicas. A separação de fases é uma etapa importante frente a estudos com biodiesel, sobretudo em misturas óleo/água (LHAMAS et al., 2010). O presente trabalho busca avaliar de forma sistemática a metodologia de separação de misturas binárias de biodiesel de óleo de mamona e água visando o melhor processo de separação de fases na purificação do biodiesel. Foram realizados experimentos avaliando a influência das variáveis: pH da água utilizada na lavagem do biodiesel, ácido (4,0), neutro (7,0) e básico (10,0); percentagem mássica biodiesel/água, 10%, 15% e 20%; e temperatura 30°C, 45°C e 60°C, no tempo de separação de fases da mistura biodiesel de óleo de mamona e água.

MATERIAL E MÉTODOS:Para a produção do biodiesel de mamona utilizado neste trabalho, foi utilizada uma unidade piloto composta por reator encamisado, agitador mecânico e banho termostatizado TECNAL (Modelo TE – 184). O biodiesel foi produzido por transesterificação, sendo os reagentes utilizados: álcool etílico absoluto P.A., hidróxido de sódio P.A. e óleo de mamona bruto. Baseando-se em estudos realizados por (SILVA, 2006), utilizou-se como parâmetros fixos no processo: massa do catalisador em 1,5% da massa do óleo de mamona; temperatura do banho termostático em 70°C; Massa da mistura reacional na proporção estequiométrica de 1:10 de óleo/etanol, sendo a massa do óleo de mamona 400g; tempo total 2h; e velocidade de agitação 400RPM. Após o término da reação a fase rica em biodiesel foi purificada. Para o estudo dos efeitos das variáveis, foi utilizada uma proveta comercial de 50mL e uma mistura binária de água/biodiesel de mamona. Determinando-se então para cada ensaio, o tempo de separação das fases desta mistura binária. O intuito desse trabalho é simular um sistema “ideal” de biodiesel + água. Para os ensaios, inicialmente foi pesado o biodiesel de mamona diretamente na proveta utilizada, em seguida, pesou-se a massa de água de acordo com as porcentagens mássicas em estudo: 10%, 15% e 20%. Através do banho termostatizado, foi feito o controle das temperaturas estudadas: 30ºC, 45ºC e 60ºC. Para o estudo da influência do pH, foi utilizada solução ácida (pH= 4,0), básica (pH= 10,0) e neutra (pH = 7,0), preparadas à partir de ácido sulfúrico e hidróxido de sódio, e a neutra foi a própria água destilada. Definindo-se as condições de estudo, foram realizados ensaios em triplicata variando o pH, concentração da água de lavagem e a temperatura da mistura binária.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:Os resultados obtidos no estudo do efeito da temperatura (30°C, 45°C e 60°C), porcentagem mássica de água/biodiesel de mamona (10%, 15% e 20%) e pH (4, 7 e 10) da água de lavagem, são analisados em função do tempo de separação entre as fases. Estes resultados estão apresentados na Figura 1, onde o tempo de separação é a média dos tempos obtidos em triplicata em cada ensaio. Para a concentração mássica de 10% de água/biodiesel de mamona, observa-se que nas três temperaturas estudadas a lavagem ácida foi a que apresentou um menor tempo de separação, e que o aumento da temperatura influenciou positivamente a separação de fases. Nota-se também que o aumento do pH aumenta o tempo de separação. Na concentração de 15%, o menor tempo de separação foi obtido com a lavagem ácida e o aumento da temperatura influenciou positivamente apenas nos ensaios realizados no pH=10, nos outros casos o aumento gradativo da temperatura não indica diminuição do tempo de separação entre as fases da mistura binária. Para 20% de água de lavagem, o melhor tempo foi obtido com a água ácida na temperatura de 60°C. Para 30°C e 45°C no mesmo pH, nota-se que a diferença entre os tempos não é significativa. Avaliando os melhores resultados em relação ao menor tempo de separação, de uma forma geral tem-se que o pH baixo favorece a separação de fases da mistura binária. A variação da concentração não tem muita influência, pois com exceção do ensaio realizado a 60°C, pH = 10 e 15% de água de lavagem, os outros não apresentam grandes diferenças entre os tempos de separação ao variar a concentração. E a temperatura influência positivamente, quanto maior a temperatura menor o tempo gasto. Sendo o melhor resultado obtido no pH = 4, 60°C e 20% de água de lavagem.

Tempo de separação

Figura 1: Tempo de separação para a concentração mássica de água/biodiesel de A)10%, B)15%, C)20%, D)Melhores resultados obtidos.

CONCLUSÕES:Para as condições estudadas no sistema binário água/biodiesel de mamona, observa-se que os menores tempos de separação foram obtidos com a água de lavagem ácida, na temperatura de 60°C. Em relação à concentração conclui-se que esta não teve muita influência na velocidade de separação de fases, pois ao analisar os melhores resultados obtidos, nota-se que dentro de cada faixa de temperatura têm-se resultados próximos ao variar a concentração da água na mistura binária. Dessa forma, apenas temperatura e pH exercem influência sobre o sistema.

AGRADECIMENTOS: Agradeço à FAPEAL pelo apoio financeiro, o que propiciou o desenvolvimento deste trabalho.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA:LHAMAS, D. E. L.; MOTA, S. A. P.; COSTA, E. C.; MACHADO, N. T.; ARAÚJO, M. E.; BRANCO, R. N. C.; COSTA,J. M. M.. 2010. Avaliação de metodologias de purificação do biodiesel etílico de óleo de palma refinado e bruto. In: XVIII Congresso Brasileiro de Engenharia Química.

QUINTELA, P. H. L. ; LOPES, A.C. O. ; SOLETTI, J. I. ; CARVALHO, S. H. V..2007. Estudo das variáveis Operacionais no Processo de Produção do Biodiesel de Soja em Escala Piloto. In: II Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel.