Slide 1 - RExLab

Desenvolvimento e utilização de equipamento para
reações orgânicas de transesterificação sob energia de
microondas: Biodiesel. Ciências matemáticas e naturais
Débora de Medeiros Domingos*(IC - PUIC), Adriano Martendal (PQ)
[email protected]
Universidade do Sul de Santa Catarina – Campus Tubarão, Química Industrial
Introdução
Resultados
O biodiesel, é uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos, é considerado, atualmente,
como uma alternativa energética e provável substituinte do diesel, por se basear em matérias
primas renováveis e ambientalmente corretas. O biodiesel tem como uma das principais
matérias-primas os óleos vegetais (triglicerídeos). Ao reagir uma molécula de triglicerídeo,
através de uma reação de transesterificação, com três moléculas de álcool, na presença de
catalisador, formam-se três moléculas de ésteres alquílicos de ácidos graxos e
uma molécula de glicerol.
A saponificação é basicamente a interação que ocorre entre um ácido graxo existente em óleos
ou gorduras com uma base forte com aquecimento. O sabão é um sal de ácido carboxílico e por
possuir uma longa cadeia carbônica em sua estrutura molecular, ele é capaz de se solubilizar
tanto em meios polares quanto em meios apolares, alem disso, o sabão é um tensoativo, ou
seja, reduz tensão superficial da água fazendo com que ela molhe melhor as superfícies.
Nas reações de saponificações observamos a duração da reação com óleo de soja puro e
com resíduo de fritura de óleo de soja em banho maria e por microondas. Como mostra a
tabela 2.
Tabela 2: Duração das reações de saponificação em banho maria e por microondas .
Meio que a
reação foi
efetuada
Microondas
Banho maria
Objetivos
2.1 Objetivo Geral
Obtenção de biodiesel através de reações de transesterificação do resíduo de óleo de soja
provido de restaurantes e bares de Tubarão, sob a energia de microondas, em meio e básico.
2.2 Objetivos Específicos
Desenvolver um equipamento para síntese orgânica sob energia de microondas
Produzir biodiesel via reação de transesterificação, catalisada por base, sob energia de
microondas.
Adaptar um microondas doméstico para reações químicas, refluxo de líquidos e reações em
suporte sólido.
Estudar reações de saponificação e transesterificação de óleos vegetais, usando como fonte de
energia de irradiação de microondas.
Resíduo de óleo
de fritura
Duração
30 minutos
Óleo limpo
duração
1 hora e 30
minutos
1 hora e 30
minutos
30 minutos
A Tabela 3 mostra a condição da reação de transesterificação que apresentou maior
rendimento em éster.
Tabela 3: Condição da reação com maior rendimento em éster etílico a partir de óleos
residuais
Razão molar Catalisador% Temperatura
m
(alcool/oleo)
°C
(NaOH)
10:1
0,8
30
Rendimento
87=-2%
Metodologia
Massa de óleo: 100g
Primeiramente foram realizadas análises físico-químicas na matéria prima como: umidade,
ácidos graxos livres totais, , ácidos graxos livres equivalente, ácido oléico, índice de peróxido,
índice de saponificação e índice de iodo, conforme metodologia descrita. E análises
organolépticas como: cor, cheiro, teor de sujeira.
Para as reações de saponificação o procedimento foi preparar uma solução de 10g de hidróxido
de sódio em uma mistura de 18mL de água e 18 mL de etanol 95%, onde colocou-se 10g de
óleo em um Becker de 250mL e adicionou-se a solução. Aqueceu-se a mistura em banho Maria
durante 30 minutos, preparou-se outra solução de 40mL 50:50 de água etanol. Pequenas
porções desta solução foram adicionadas durante 30minutos para prevenir a formação de
espuma,em outro Becker de 400mL, preparou-se uma solução de 50gr de cloreto de sódio em
150mL de água. Verteu-se rapidamente a reação de saponificação sobre essa solução
fria.agitou-se por alguns minutos. Esfriou-se à temperatura ambiente em banho de gelo.
Colocou-se o sabão precitipado por filtração a vácuo usando um funil de buchner. Após lavou-se
o sabão com duas porções de água com gelo.
Para as reações de transesterificação foram feitos planejamentos fatoriais, onde identificamos
os parâmetros que consideramos mais importantes e definidas as suas respectivas faixas de
variação descritos na tabela 1:
A análise dos resultados demonstrou que a razão molar é avariável 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; NaOH 0,4%m; temperatura 60ºC; rend.31±2)
Bibliografia
Tabela1 mostra os parâmetros e as faixas de variação definidas;
Parâmetro
Experimental
Razão molar
(alcool/oleo)
Catalisador
(NaOH0%
Temperatura
(°c)
Conclusões
Valor mínimo
Valor Maximo
3:1
10:1
0,4
0,8
30
60
1. ANDRADE, E. B., LAURINDO, J.C., “Mistura Álcool / Diesel / AEP 102- Relatório Final de
Coordenação do Projeto do Paraná”. Associação dos Produtores de Álcool a Açúcar do
Paraná, Instituto de Tecnologia do Paraná, WBS Engenharia Ltda., Curitiba, Paraná, Brasil,
1999.
2. CAMPOS F, O., “Estudo de Solubilidade da Mistura Álcool & Diesel”. Universidade
Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brasil, 1998.
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