Pôster

BIODIESEL ETÍLICO PROVENIENTE DE ÓLEO DE SOJA RESIDUAL
Beatriz
Sampaio
Lopes
(IC),
Rosenira
Serpa
da
Cruz
(PQ)
[email protected]
Universidade Estadual de Santa Cruz - Grupo Bioenergia e Meio Ambiente - Rod. Ilhéus-Itabuna, km 16, 45650-000 Ilhéus – BA
INTRODUÇÃO
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os aumentos dos preços do petróleo e as crescentes preocupações ambientais têm renovado o
interesse de muitos países na utilização de combustíveis alternativos. O biodiesel, definido como
derivado mono-alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa, provenientes de fontes renováveis
como óleos vegetais in natura ou residuais, é candidato proeminente a estes combustíveis1.
Embora a tecnologia do processo de obtenção dos ésteres metílicos seja completamente
dominada na Europa, nos Estados Unidos e no Brasil, a opção pela produção de biodiesel etílico
deve ser considerada como estratégica e de alta prioridade para o país por diversas razões, que
vão desde implicações ambientais, econômicas e políticas até implicações sociais2. Este trabalho
tem como objetivos otimizar a reação de transesterificação com etanol de óleos e gorduras
residuais (OGR) através de um planejamento fatorial e caracterizar o biodiesel de acordo com a
norma técnica 255/20033 da Agência Nacional de Petróleo (ANP).
Otimização da reação por planejamento fatorial:
MATERIAIS E MÉTODOS
Para a realização dos experimentos do planejamento fatorial, foram identificados os parâmetros
considerados mais importantes e definidas as suas respectivas faixas de variação, descritos na
Tabela 1.
Tabela 1: Valores limites das variáveis escolhidas para o planejamento experimental.
Parâmetro Experimental
Valor Mínimo (-)
Valor Máximo (+)
Razão molar (álcool/óleo)
RM
6:1
10 : 1
Catalisador (KOH) %m do óleo
Temperatura (°C)
CAT
TEM
0,4
30
0,8
60
A Tabela 3 mostra a condição da reação que apresentou maior rendimento em éster.
Tabela 3: Condição da reação com maior rendimento em éster etílico a partir de OGR.
Razão molar (álcool/óleo)
10 : 1
Temperatura (°C)
30
Rendimento
87 ± 2 %
Massa de óleo:100g
A análise dos resultados do planejamento fatorial demonstrou que a razão molar é a
variável mais importante. Isto é atribuído à natureza reversível do processo de
transesterificação, onde um aumento na proporção do agente transesterificante desloca o
equilíbrio da reação em direção à formação de mais produtos. Além disso, verificou-se que
a diminuição da concentração de catalisador retarda a velocidade do processo, requerendo
assim maior tempo de reação. Observou-se ainda um efeito negativo no aumento da
temperatura sobre o sistema, o que está associado ao equilíbrio termodinâmico dessa
reação. Estas observações estão de acordo com a condição da reação que apresentou
menor rendimento em éster (razão molar 3:1; KOH 0,4%m; temperatura 60ºC; rend.31±
2%).
Caracterização do Biodiesel:
A combinação desses valores gerou um planejamento do tipo 23 (três variáveis em dois níveis)
(Tabela 2), que equivaleu a um total de 8 experimentos, sendo que os valores mínimos e máximos
descritos na Tabela 2 serão representados ou codificados, respectivamente, pelos símbolos (-) e
(+).
A Tabela 4 mostra os resultados da caracterização do biodiesel bem como a influência de
cada parâmetro analisado na qualidade do biodiesel como combustível automotivo.
Tabela 4: Caracterização do biodiesel.
Caracterização
Ponto de Fulgor
Tabela 2: Planejamento 23 para a cinética da reação de transesterificação etanólica de OGR.
EXPERIMENTO
1
2
3
4
5
6
7
8
RM
-
+
-
+
-
+
-
+
0
CAT
-
-
+
+
-
-
+
+
0
TEM
-
-
-
-
+
+
+
+
0
9 - 11
Viscosidade
Corrosividade ao
Cobre
Massa Específica
Os experimentos de 9 a 11 representam uma triplicata do ponto central do planejamento 23 e foram
realizados sob condições intermediárias àquelas descritas acima, ou seja, razão molar álcool:óleo
em 8:1, catalisador na concentração de 0,6 % em relação à massa do óleo e temperatura em 45°C.
O Fluxograma 1 demonstra o processo de obtenção dos ésteres etílicos de OGR:
Água e
Sedimentos
Aspecto
Matéria-Prima
Catalisador (KOH) %m
0,8
Separar
Resultado
115°C
( >100°C)*
4,4 mm2/s (40ºC)
(Anotar)*
1a
(1a)*
879 Kg/m3
(Anotar)*
< 0,050 %
(0,050%)*
Influência na qualidade do biodiesel
Garante a remoção de todo álcool não reagido, aumentando a
segurança no manuseio e estocagem.
Possibilita o bom funcionamento do motor, propiciando uma boa
lubrificação, evitando entupimentos e facilitando a atomização do
combustível em sua injeção na câmara de combustão.
Favorece a conservação das peças de cobre, ligas e outros
metais.
Garante estabilidade da potência do motor e o controle da
emissão de poluentes.
Garante a ausência de microrganismos e consequente maior
estabilidade à estocagem, o que evita a deterioração do
biodiesel, que ocasionaria prejuízo na combustão, além de
acelerar a saturação dos filtros e provocar danos ao sistema de
combustível.
Límpido e Isento Indica visualmente boa qualidade e ausência de possível
de Impurezas (LII) contaminação do produto.
(LII)*
(OGR)
* Limite de acordo à norma da ANP.
Fase
Aquosa
Fase
Orgânica
Caracterização
(umidade; acidez peróxido)
∆
Fase
Aquosa
Fase
Orgânica
Solução EtOH/KOH
Descartar
Descartar
Agitar (1h)
Retirar alíquotas 6 mL
(1, 10, 20, 40 e 60 min)
Na2SO4 anidro
Filtrar
Convém salientar que os resultados apresentados na Tabela 4 atendem à exigências da
norma 255/2003 da ANP e que é necessário realizar os outros testes analíticos constantes
na mesma, principalmente os métodos exclusivos para biodiesel, para garantir a qualidade
do biodiesel como combustível automotivo.
Centrifugar
(10´ a 10000 rpm)
Separar
Analisar
(Cromatógrafo a gás)
12 mL Sol. NH4Cl 5%
∆ 40°C
CONCLUSÃO
A partir da otimização da reação de transesterificação de OGR por planejamento fatorial
obteve-se rendimento máximo em éster etílico de 87 ± 2%, nas condições de razão molar
álcool etílico/óleo 10:1, catalisador 0,8%m e temperatura 30ºC. Levando-se em conta os
métodos de caracterização constantes na norma ANP 255/2003 e monitorados neste
trabalho o biodiesel produzido atende às especificações.
Fluxograma 1: Processo de obtenção dos ésteres etílicos de OGR
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
Os testes de caracterização do biodiesel obtido consistiram nos seguintes métodos:
¾ Determinação do ponto de fulgor utilizando o aparelho de vaso fechado Pensky-Martens,
segundo o método da ASTM D 93.
¾ Determinação da viscosidade, utilizando o viscosímetro Ubbelohde Viscometer, HVU 481, marca
Herzog, segundo o método da ASTM D 445.
¾ Determinação da corrosividade ao cobre, utilizando o banho marca Petrotest e ASTM Copper
Strip Corrosion Standards, segundo o método ASTM D 130.
¾Determinação da massa específica, utilizando o densímetro marca Incoterm, segundo o método
ASTM D 1298.
¾ Determinação de água e sedimentos, segundo o método da ASTM D 2709.
[1] ABREU, R. F.; LIMA, D. G.; HAMAÚ, E. H.; WOLF,C.; SUAREZ, P. A. Z. Utilization of
metal complexes as catalysts in the transesterification of brazilian vegetable oils with
different alcohols. Journal of Molecular Catalysis, v. 209, p. 29-33, 2004.
[2] PAZ, M. J. D. A química e a físico-química na produção e no uso do biodiesel. In:
CONGRESSO LATINOAMERICANO DE QUÍMICA, 06, 2004, Salvador. Anais...
Salvador: Centro de Convenções da Bahia, 2004.
[3] Portaria ANP n° 255 de 15/09/2003 – DOU 16/09/2003. Disponível em:
<http://www.anp.gov.br/petro/legis_qualidade.asp>. Acesso em: 05 fev. 2004.
PROIIC / UESC