Obtenção de biodieseis etílicos derivados de óleos e gorduras por catálise com gliceróxido de sódio
AUTORES: Tim, D. (ULBRA) ; Costa, L.M.P. (ULBRA) ; da Silva, W.A. (ULBRA) ; Santos, S.J. (UFRGS) ; Fontoura, L.A.M. (ULBRA)
RESUMO: O biodiesel (BD) é formado por uma mistura de ésteres graxos obtida por transesterificação de triglicerídeos (TG) empregado como substituto ao diesel. MeOH é o álcool mais utilizado em razão do baixo custo. EtOH pode ser empregado com vantagens, pois, além de menos tóxico, é obtido de fontes renováveis. Neste trabalho, BD etílicos derivados dos óleos de linhaça e soja, da gordura do coco e da banha suína foram obtidos na presença de gliceróxido de sódio. A reação foi conduzida com uma razão molar TG/EtOH de 1:12 e 2 % de catalisador (m/m TG). Os teores de ésteres graxos foram estimados por RMN-H, iguais ou superiores a 97 %. Dos espectros, foram obtidos, ainda, as composições, as massas molares médias, e os índices de iodo e de saponificação.
PALAVRAS CHAVES: biodiesel; rota etílica; gliceróxido de sódio
INTRODUÇÃO: O Brasil introduziu o biodiesel (BD) na sua matriz energética em 2005 como alternativa renovável ao diesel. Como combustível, é livre de compostos de enxofre e de hidrocarbonetos aromáticos, contribui menos para o efeito estufa, é biodegradável e obtido de fontes renováveis. Com relação ao desempenho, apresenta maiores pontos de fulgor, lubricidade e número de cetano. O biodiesel é composto por uma mistura de ésteres graxos, obtidos por transesterificação de óleos e gorduras. Industrialmente, o álcool mais utilizado na transesterificação é o metanol, pois apresenta baixo custo e elevada reatividade. Entretanto, é tóxico e derivado de fonte não renovável, o gás natural. Uma alternativa que pode ser vantajosa é o uso de etanol no processo, pois é produzido a partir de fontes renováveis, é biodegradável e apresenta menor toxicidade. A reação, contudo, é mais lenta em comparação ao metanol, e a separação do biodiesel e do glicerol no final do processo é mais difícil em razão da facilidade de formação de emulsões e da miscibilidade dos produtos na presença do excesso de álcool. Além da fonte de triglicerídeos e do álcool, a reação de transesterificação requer o uso de um catalisador. Metóxido de sódio é o catalisador mais empregado (Ramos et al., 2017). O gliceróxido de sódio é um sólido estável, barato e de fácil manuseio, obtido por reação do glicerol com NaOH e constitui-se em uma alternativa vantajosa. Neste trabalho, biodieseis etílicos derivados dos óleos de linhaça e soja, da gordura do coco e de banha suína foram obtidos empregando gliceróxido de sódio como catalisador alcalino homogêneo. Os teores de ésteres graxos foram estimados por RMN-H. Dos espectros, foram obtidos, ainda, as composições, as massas molares médias, e os índices de iodo e de saponificação.
MATERIAL E MÉTODOS: Em um reator, foram introduzidos 200 g do triglicerídeo, 4 g de gliceróxido de sódio e 164 mL de EtOH. A mistura reacional foi levada a refluxo, com agitação mecânica em banho termostatizado a 80º C por 1 h. Após, foi transferida para um funil de separação, seguida de 20 mL de glicerol. A mistura foi agitada e, a seguir, a fase inferior foi descartada. Por fim, o biodiesel foi lavado com água (3 x 50 mL a 70 °C), e seco por aquecimento a 100 °C por 1 h. Os espectros de RMN de Hidrogênio foram obtidos em um espectrômetro Varian Mercury operando a 400 MHz em CDCl3 em concentrações de 120 mg mL-1. Os teores de ésteres graxos totais (TEG), saturados (CX:0), monoinsaturados (CX:1), di-insaturados (CX:2) e tri- insaturados (CX:3), as massas molares médias (MM) e os índices de iodo (II) e de saponificação (IS) foram estimados pelas equações 1 a 8 (Guzatto et al., 2012; Schaumlöffel et al., 2021).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os espectros de RMN de Hidrogênio dos biodieseis são apresentados na Figura 1. Os multipletos foram atribuídos às seguintes classes de hidrogênios (deslocamentos químicos, multiplicidades e atribuições): 5,35 (m), vinílicos; 4,12 (q), metileno da etoxila; 2,8 (m), metilenos bis-alílicos; 2,3 (t), metileno alfa-carbonílicos; 2,0 (m), metileno alílico; 1,6 (m), metileno beta-carbonílico; 1,3 (m), outros metilenos; 0,97 (t), metila homoalílica e 0,88 (m) outras metilas acílicas. As integrais foram utilizadas para a caracterização dos biodieseis e os resultados são apresentados na Tabela 1. Os teores de ésteres graxos foram estimados iguais ou superiores a 97 %. O teor mínimo exigido pela ANP para que o biodiesel possa ser comercializado no país é 96,5 %. Os biodieseis de banha suína e dos óleos de soja e de linhaça apresentaram massas molares médias próximas a 310 g mol-1. Já o de coco, 242 g mol-1, mais baixo em razão da presença de ésteres graxos de cadeias mais curtas. Além disso, é possível identificar que o biodiesel de coco possui um maior teor de cadeias saturadas do que os demais. O índice de iodo (II) é uma medida do grau de insaturação do biodiesel e os valores, portanto, são esperados mais baixos naqueles derivados de gorduras como os de banha e de coco, e mais altos nos derivados de óleos, como os de linhaça e de soja. De fato, os valores dos dois primeiros foram estimados em 68 e 14 g de I2 por 100 g de amostra, respectivamente. Dos dois últimos, 161 e 125 g de I2 por 100 g de amostra. Valores de II mais alto podem indicar uma maior tendência à oxidação. Por fim, o índice de saponificação é empregado como identificação da natureza da fonte graxa, sendo inversamente proporcional à massa molar média dos ésteres graxos presentes nos triglicerídeos.
CONCLUSÕES: Biodieseis etílicos derivados de óleo de soja e linhaça, e de gordura de coco e banha suína, foram obtidos empregando gliceróxido de sódio como catalisador alcalino homogêneo com teores de ésteres graxos superiores a 97 %. Os resultados recomendam o gliceróxido de sódio como catalisador alcalino homogêneo na obtenção de biodieseis de fontes diversas por rota etílica. A técnica de RMN-H permitiu a determinação das composições dos biodieseis e de propriedades como os índices de iodo e de saponificação com ensaios de tempo curto, com baixo consumo de solventes e de geração de resíduos.
AGRADECIMENTOS: Centro de Pesquisa em Produto e Desenvolvimento (CEPPED), Universidade Luterana do Brasil (ULBRA)
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: Guzatto, R., Defferrari, Di., Reiznautt, Q. B., Cadore, Í. R., & Samios, D. (2012). Transesterification double step process modification for ethyl ester biodiesel production from vegetable and waste oils. Fuel, 92(1), 197–203. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2011.08.010
Ramos, L. P., Kothe, V., César-Oliveira, M. A. F., Muniz-Wypych, A. S., Nagaki, S., Krieger, N., Wypych, F., & Cordeiro, C. S. (2017). Biodiesel: raw materials, production technologies and fuel properties. Revista Virtual de Química, 9, 317. https://doi.org/10.21577/1984-6835.20170020
Schaumlöffel, L. S., Fontoura, L. A. M., Santos, S. J., Pontes, L. F., & Gutterres, M. (2021). Vegetable tannins-based additive as antioxidant for biodiesel. Fuel, 292(February), 120198. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2021.120198