Síntese de Biodiesel a partir da utilização de Óleo Residual

11 a 14 de dezembro de 2012 – Campus de Palmas
Síntese de Biodiesel a partir da utilização de Óleo Residual
Nome dos autores: Filipe dos Santos Alves1; Emerson Adriano Guarda2
1
Aluno do Curso de Engenharia Ambiental; Campus de Palmas; e-mail:[email protected]
“PIBIC/UFT”
2
Orientador do Curso de Engenharia Ambiental; Campus de Palmas; e-mail:[email protected]
RESUMO
O trabalho visa apresentar as vantagens ambientais da substituição do óleo diesel pelo
biodiesel, obtido através de óleo de frituras de residências e restaurantes na cidade de Palmas – TO.
Para tanto os óleos de frituras das residências e restaurantes foram obtidos por meios de doações, não
havendo qualquer tipo de distinção ou caracterização do tempo de utilização dos óleos obtidos, assim
sendo os óleos de frituras foram misturados e passaram por um pré tratamento. Todo o experimento
como aplicação de metodologia e análise para obtenção do biodiesel foi realizado no Laboratório de
Química da Universidade Federal do Tocantins no Campus de Palmas. Os resultados deste trabalho
demonstraram que as sínteses de biodiesel podem substituir o óleo diesel, todavia deverão ocorrer
alguns ajustes na viscosidade e acidez do bicombustível para obter uma qualidade ainda maior. Em
suma, a realização deste trabalho proporcionou um maior entendimento na reutilização e destinação de
óleos residuais, além de demonstrar a importância da substituição fontes de energias não renováveis
por fontes renováveis.
Palavras-chave: biodiesel; bicombustível; óleo residual de frituras.
INTRODUÇÃO
O petróleo por ser um recurso natural de alto poder energético sempre foi o percussor para a
fabricação de diversos produtos como, por exemplo, óleo diesel, gasolina, benzina e polímeros
plásticos, contudo é um recurso não renovável. Com isso, alternativas limpas e sustentáveis de âmbito
nacional e internacional vem sendo traçadas. Uma alternativa é o biocombustível para substituição do
óleo diesel, sendo bastante atrativa do ponto de vista ambiental, econômico e social
[1]
. O biodiesel é
uma alternativa que apresenta uma grande vantagem sobre o óleo diesel que é ser livre de compostos
aromáticos e enxofre, menor emissão de partículas como HC, CO e CO2 e durante sua queima ocorre à
combustão completa devido à quantidade menor de oxigênio
[2]
. O biodiesel pode ser definido como
uma mistura de ésteres de cadeia mono alquílica de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de
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lipídios naturais [3]. Dentre os diversos tipos de obtenção a transesterificação tem se apresentado como
melhor opção, visto que é um processo simples e se dá pela reação química de um óleo vegetal ou
gordura animal com um álcool de cadeia curta, metanol ou etanol, na presença de um catalisador que
pode ser ácido, básico, metálico ou biológico [4]. O resultado da reação química produz uma mistura de
ésteres alquílicos de ácidos graxos e glicerol, sendo a mistura de ésteres chamada biodiesel.
Comumente a transesterificação é em meio básico, por questões econômicas e tecnológicas, o álcool
nesta reação mais utilizado é o metanol devido aos resultados apresentarem alto rendimento, todavia
no Brasil a grande produção de etanol principalmente proveniente da cana-de-açúcar, se mostra como
alternativa do metanol [5,6]. Os óleos residuais podem causar poluição no solo e água quando destinados
de forma incorreta. A reutilização é uma forma muito criativa de gerenciamento de óleos de fritura,
pois transforma este material em insumos para fabricação de biodiesel.
MATERIAL E MÉTODOS
A obtenção do óleo residual foi fornecida por doações de pessoas físicas e de restaurantes da
cidade de Palmas - TO. Para adequar o óleo às condições de trabalho para fins de padronização,
purificação e desenvolvimento de processos de produção de ésteres, é realizado um tratamento. No
tratamento divide-se em etapas onde primeiramente aquece o óleo residual à aproximadamente 50 o C
durante 20 minutos, sendo posteriormente filtrado num sistema sob vácuo. Após esta etapa, o óleo
residual é lavado e seco na estufa em uma temperatura de 110 ºC, por aproximadamente 1 hora,
determinando por fim seu índice de acidez e densidade. O índice de acidez é obtido através da titulação
[7]
em triplicada e a densidade pelo aparelho densímetro digital Anton-Paar-Str.20 e a viscosidade por
um viscosímetro Quimis rotativo analógico. As principais etapas são descritas na figura 1.
Figura 1 – Esquema das etapas de tratamento de óleo residual.
Resíduo
descartado
Óleo
Residual
Aquecimento
Filtração
Secagem
(Estufa)
Óleo
Utilizável
A reação por ácido/base foi realizada em um balão de duas bocas sob agitação magnética e
aquecimento. Na reação ácida, a fim de reduzir os ácidos graxos livres foi adicionada 25 ml (23g) de
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óleo residual, dado por sua densidade em 25 ml de amostra neutra, a uma mistura de 9,2 ml (7,25g) de
etanol com 0,2 ml (0,37 g) de ácido sulfúrico durante uma reação conduzida a 50 ° C por 30 minutos.
Depois, colocou-se a mistura num funil de separação por 8 horas. Ao final, adicionou-se o catalisador
básico, hidróxido de sódio/potássio, respectivamente, em uma razão estequiométrica 1:6:0,101
óleo/etanol/catalisador, sendo 9,2 ml (7,25g) de etanol, durante uma reação conduzida a 50 ° C por
tempos de 15/30/45/60 minutos. Ao final da reação, colocou-se a mistura em funil de separação
durante 24 horas. As fases formadas por decantação foram separadas e os compostos caracterizados.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Ao término da reação observou a formação de duas fases no funil de separação, identificados
por aspectos físicos, tais como cor e turbidez. A fase superior contendo os ésteres de ácidos graxos de
longa cadeia biodiesel e a fase inferior com glicerol, o excesso de etanol e resíduos de catalisador das
reações (ácido sulfúrico, hidróxidos sódio/potássio). A densidade, índice de acidez e viscosidade são
mostrados nas tabelas 1 e 2 abaixo.
Tabela 1 – Parâmetros biodiesel por NaOH .
Tempo
Densidade em
(g/cm3) à 25° C
Índice de acidez em (mg
de KOH/ g de amostra)
Viscosidade
(mm2/s) à 28ºC
15
0,846
0,482
3,7
30
0,861
0,307
4,2
45
0,875
0,279
5,5
60
0,876
0,389
4,1
Tabela 2 – Parâmetros biodiesel por KOH .
Tempo
Densidade em
(g/cm3) à 25° C
Índice de acidez em (mg
de KOH/ g de amostra)
Viscosidade
(mm2/s)
15
0,878
0,399
5,1
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30
0,881
0,451
4,8
45
0,882
0,279
4,7
60
0,876
0,292
4,9
Para os valores de densidade, os valores encontrados estão acima do limite de valor
especificado pela Resolução n.º 7 da ANP, isso pode indicar a presença de glicerol, visto que não há
separação total do biodiesel, pois o etanol atua tanto com catalisador como solvente, por tais
conseqüências eleva o valor da densidade. No entanto, apesar do valor um pouco elevado, não limita a
sua utilização como biocombustível visto que os motores são projetados para atuar com um valor de
densidade [15]. No que diz respeito ao índice de acidez, este parâmetro está dentro das normas da ANP
para a amostra de biodiesel por KOH – Etanol e NaOH – Etanol. O índice de acidez contabiliza a
quantidade de ácidos graxos existentes no biodiesel. Este fator em desordem pode acarretar na
diminuição do tempo de vida de bombas de combustível, filtros e mangueiras no veículo, por exemplo.
Por isso, que a utilização em excesso de catalisador básico contribui tanto para sua reação de
transesterificacão como para a neutralização do ácido sulfúrico, acarretando assim para um valor baixo
de índice de acidez. Os valores encontrados para viscosidade estão dentro dos parâmetros para
amostras de biodiesel. Valores de viscosidade podem levar ao desgaste excessivo nas partes auto lubrificantes do sistema de injeção e também podem levar a um aumento do trabalho da bomba de
combustível, além de proporcionar atomização inadequada do combustível.
LITERATURA CITADA
[1] FARREL, A. E.; PLEVIN, R. J.; TURNER, B. T.; JONES, A. D.; O’HARE, M.; KAMMEN,
Science 2006, 311, 506.
[2] KNOTHE, G.; GERPEN, J. V.; KRAHL, J.; RAMOS, L. P. Manual de Biodiesel. São Paulo:
Edgard Blücher LTDA, 2006
[3] CHAAR, J. S., JUNIOR, V. F. V., PASSOS, R. R., SOUZA, K. S., COSTA, E. J. C., BARROS, D.
K., ROCHA, D. Q., Química Nova, 2008, 31, 1062.
[4] ABREU, F. R.; LIMA, D. G.; HAMU, E. H.; EINLOFT, S.; RUBIM, J. C.; SUAREZ, P. A. Z.; J.
Am. Oil Chem. Soc., 2003, 80, 601. a) GAMBA, M.; LAPIS, A. A. M.; DUPONT, J. J. Adv. Synth.
Catal. 2008, 350, 160.
[5] LIMA, J. R. O.; et al. Biodiesel de babaçu (Orbignya sp.) obtido por via etanólica Química Nova,
vol. 30, No. 3, 2007.
11 a 14 de dezembro de 2012 – Campus de Palmas
[6] PARENTE, E. J. S.; Biodiesel – Uma aventura tecnológica num país engraçado. TECBIO,
Fortaleza, 2003.
[7] MORETTO, E.; FETT, R.; Tecnologia de óleos e gorduras vegetais na industria de alimentos,
livraria varela. São Paulo, 1998, 150p.
[8] CHRISTOFF, P. Produção de biodiesel a partir do óleo residual de fritura comercial estudo de
caso: Guaratuba, litoral paranaense. 2007 xv, 82f. Dissertação (Mestrado) – Instituto de Tecnologia
para o Desenvolvimento - LACTEC, Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento de
Tecnologia, Curitiba, 2007.
[9]
Resolução
ANP
No
14,
de
11.5.2012
–
DOU
18.5.2012,
obtido
no
site
http://nxt.anp.gov.br/nxt/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2012/maio/ranp%2014%20-%202012.xml,
acessado em 20/08/2012.
AGRADECIMENTOS
Quero agradecer primeiramente a Deus, por iluminar e guiar meu caminho. A minha família que
sempre me deu suporte e apoio. Ao professor Doutor Emerson Guarda pela oportunidade de
desenvolver este projeto. A bolsa concedida pela UFT. Aos colegas e técnicos do Laboratório de
Química. E por fim, o presente trabalho foi realizado com o apoio da UFT.