SÍNTESE DE BIODIESEL: UMA PROPOSTA DE TRABALHAR

SÍNTESE DE BIODIESEL: UMA PROPOSTA DE TRABALHAR
CONCEITOS DE QUÍMICA NO ENSINO MÉDIO
Fernanda Gabriely Andrade1(Discente)
Lindeberg Ventura de Sousa 2 (Docente)
Antônio Gautier Farias Falconieri3 (Docente)
INTRODUÇÃO
A contextualização tem sido bastante discutida pelos professores nos dias
atuais como meio de abordar os conteúdos levando em consideração a construção
do conhecimento dos alunos, através de uma proposta inovadora que permite a
aprendizagem significativa dos mesmos.
Projetos escolares engajados com atividades experimentais contextualizadas
permitem a relação dos assuntos vistos em sala de aula com temas que surgem no
cotidiano dos alunos, deste modo contribui para que os mesmos sejam ativos
perante a sociedade, que se tornem capazes de participarem contextos e assuntos
vivenciados por estes.
Trabalhos relacionados com biodiesel estão evidentes e são bastante
discutidos nas aulas de química e do ensino de ciências, dada a importância e
relevância do biocombustível para a sociedade e da questão ambiental e econômica
ocasionada pelo diesel, o que torna o biodiesel uma alternativa de combustível limpo
e menos poluente substituindo assim a utilização parcial do petróleo.
A escola, portanto deve proporcionar um ambiente para promover discussões
e implicações de assuntos que estão evidentes na sociedade, desta forma os
conteúdos abordados devem ser ensinados através de uma estreita relação com o
cotidiano do aluno.
O presente trabalho tem como objetivo socializar o desenvolvimento de um
projeto de obtenção de biodiesel através de óleos de fritura usados, assim como
propor um roteiro experimental que pode ser utilizado como sugestão para
orientação do professor.
1
Aluna do (PIBID) do curso de Química - UERN - Campus Central; [email protected];
Supervisor do (PIBID) de Química, atuando no Cetro Integrado Professor Eliseu Viana - CEIPEV,
[email protected];
3
Coordenador do PIBID de Área do Curso de Química - UERN- Campus Central, [email protected].
2
METODOLOGIA
Para realização deste trabalho foi relatado o desenvolvimento de um projeto
de síntese de biodiesel a partir da reação de trasesterificaçao de óleos de fritura
usados com etanol via catalise básica (KOH) realizado com a participação de três
alunos do turno do ensino médio do Centro de Educação Integrada Professor Eliseu
Viana, em conjunto com o grupo do PIBID de química atuante na escola, com o
intuito de comparar os rendimentos das reações utilizando três tipos de óleos
(restaurante indústria de castanha e da escola CEIPEV), coletados no município de
Mossoró-RN.
Inicialmente foi ministrada uma aula sobre biodiesel utilizando um multimídia,
abordando a sua definição, aspectos gerais, objetivo do projeto e os processos
utilizados para obtenção do biodiesel.
Em seguida foi realizado um treinamento de um dia com os alunos (3 ao
total do 3°ano), para aprender a pesar os materiais, e o procedimento para produção
do biodiesel.
Após familiarização com as etapas e procedimento necessários, os alunos
juntamente com o grupo do PIBID da escola, iniciaram com os processos
necessários para produção do biodiesel, que consistiu inicialmente pelo tratamento o
óleo (aquecimento e filtração), depois pesagem dos reagentes, reação de
transesterificação, separação das fases (glicerina do biodiesel), lavagem do
biodiesel e aquecimento do mesmo para retirada de excesso de água e solvente. No
final a massa do suposto biodiesel foi pesada para o calculo do rendimento da
reação.
Abaixo o roteiro utilizado no projeto do biodiesel
.
Foram utilizados os e equipamentos que continham apenas no laboratório, portanto
alguns processos foram adaptados conforme a disponibilidade do laboratório da
escola.
Roteiro experimental
O experimento realizado consiste na prática de síntese do biodiesel a partir de óleos
residuais de fritura, através da reação de transesterificaçao com metanol via catalise
básica.
Materiais e reagentes necessários:
catalisador (KOH), álcool etílico PA, óleo residual de fritura, água destilada,
fenolftaleína (solução 0,1N),funil de vidro, papel de filtro, papel indicador de pH,
suporte universal com argola, béquer, termômetro, chapa aquecedora, balança
analítica, espátula, bastão de vidro, barra magnética, cronometro, funil de
decantação.
Procedimento experimental:
TRATAMENTO DO ÓLEO: antes de iniciar o procedimento verificar o valor do pH
do óleo. O mesmo não deve está muito baixo, para facilitar a reação de
transesterificação.
1.
Aquecer o óleo (utilizar béquer largo) em uma fonte de calor (chapa
aquecedora), temperatura em torno de 80 C°, durante aproximadamente 30 min, ou
ate que não haja mais desprendimento de bolhas. ATENÇAO CUIDADO AO
AQUECER OLEO PODE OCORRER GRAVES QUEIMADURAS NA PELE DEVIDO
OS
RESPINGOS
FORTES!
MANTER
DISTANCIA
DURANTE
OS
DESPENDIMENTOS DE BOLHAS!
2.
Após aquecimento filtrar o óleo utilizando um funil de vidro com papel de filtro
limpo e seco. Obs, colocar uma argola no suporte universal para segurar o funil com
o papel de filtro dobrado, adicionar aos poucos o óleo previamente aquecido e
recupera-lo com um béquer. OBS. essa etapa necessita de paciência uma vez que é
bastante demorada a filtração.
PESAGEM DOS REAGENTES (ÓLEO, ÁLCOOL ETÍLICO E CATALISADOR KOH)
1.
Pesar 10 g do óleo de fritura tratado inicialmente. Tare o béquer em uma
balança analítica, em seguida adicione o óleo aos poucos ate atingir o peso de 10 g.
Após isso coloque no béquer a barra magnética, que servirá para homogeneizar a
reação na etapa seguinte.
2.
Pese 0,1 g (1% da massa do óleo) do catalisador KOH
3.
Utilizando o mesmo béquer que contem o catalisador, pese 80 g de álcool
etílico. Tare o béquer com o peso do catalisador e adicione aos poucos o álcool ate
marcar na balança o peso de 80g. Em seguida com o auxilio de um bastão de vidro
dissolva o catalisador no álcool.
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
1.
Coloque sob um chapa de aquecimento o beque contendo o óleo inicialmente
pesado, ligue a função de agitação magnética na mais baixa possível.
2.
Adicione lentamente a solução do catalisador no beque contendo o óleo sob
constante agitação. Marque o tempo de 30 min utilizando o cronometro.
Separação das fases (biodiesel da glicerina)
1.
Após o tempo de reação, transferir o volume do béquer para um funil de
decantação de 250 ml. Tampar com uma rolha e esperar durante pelo menos um
dia.
2.
Após observar a separação das fases (biodiesel impuro e glicerina), escoar a
fase mais densa (glicerina).
LAVAGEM E SECAGEM DO BIODIESEL
1.
Aquecer 100 ml de água destilada e transferir para o funil contendo o suposto
biodiesel, tampe-o e homogeneíze. Espere 10 minutos decantando e escoe a água
de lavagem. Repita três vezes o mesmo procedimento
2.
Na água de lavagem adicione 3 gotas de fenolftaleína.homogeneíze Se a
mesma torna-se róseo lave mais uma vez ate que não perceba mais a mudança de
cor.
3.
Após separação da água de lavagem. Transferir o produto final para um
béquer (inicialmente pesado) pequeno e aquecer a 100 C° durante
aproximadamente 30 min para retirada de excesso de água e álcool.
CÁLCULO DO RENDIMENTO:
Para verificar o rendimento do biodiesel obtido, pesar o béquer contendo o produto
final. Ver Item anterior (3). Pela diferença entre o peso contendo o biodiesel e o peso
do béquer limpo e seco
P biod. = (P.bequer limp e seco+ biod) – P. béquer limp e seco
Em seguida utilizar a seguinte regra de três simples:
10g.............................100%
Peso biod.....................X
10 g = Peso do óleo de fritura utilizado para fazer a reação
RESULTADOS E DISCUSSÕES
O projeto apresentado deve priorizar os conhecimentos de química
trabalhados, e não apenas os resultados óbitos do experimento. Uma vez que o
objetivo principal é a aprendizagem dos alunos e não somente a sua formação como
pesquisador.
Abaixo alguns conteúdos sugeridos para serem abordados no experimento.
Conhecendo aspectos fundamentais do biodiesel, suas vantagens e desvantagens
econômicas e ambientais.
Definição geral
O biodiesel é um substituto do diesel. São ésteres metílicos ou etílicos de
ácidos graxos, obtidos a partir da reação de transesterificação de triglicerídeos.
(SANTOS, 2013)
A mistura de ésteres graxos resultante da transesterificação é denominada
biodiesel, que é um combustível renovável, biodegradável, que apresenta menor
emissão de poluentes, maior ponto de fulgor e maior lubricidade quando comparado
ao óleo mineral ou diesel. (. RINALDI, 2013)
A "National Biodiesel Board" dos Estados Unidos define o biodiesel como
sendo o derivado mono-alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa, proveniente
de fontes renováveis como óleos vegetais ou gordura animal. (BELTRÃO. 2013)
A transesterificação consiste na reação de um triglicerídeo (que constitui
basicamente de três ácidos graxos de cadeias longas ligados a um glicerol) com
álcool na presença de uma catalisador, podendo esse ser de caráter acido ou
básico, como mostra o esquema a baixo
Esquema
1:
Reação
de
transesterificação
de
álcool.Fontehttp://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc31_1/11-EEQ-3707.pdf
Impacto na economia e no meio ambiente
triglicerídeos
com
O biodiesel apresenta uma alternativa de combustível limpo uma vez que é
livre de enxofre e aromáticos diferentemente do diesel convencional, sendo
considerado um combustível ecologicamente correto, pois diminui de maneira
significativa a emissão de gases poluentes tais como monóxido de carbono e
hidrocarbonetos, alem dessas vantagens à matéria prima para sua obtenção é de
vasta diversidade, como as fontes vegetais (oleaginosas) e a gordura animal.
O processo e reação de obtenção do biodiesel e matérias primas utilizadas para sua
produção.
A obtenção do biodiesel é relativamente fácil, necessitando, entretanto de
tempo e materiais necessários para sua realização. Além disso, técnicas de analises
deverão ser utilizadas para averiguar a qualidade do produto obtido, a fim de
verificar o êxito dos ésteres formados.
Para a obtenção do biodiesel de modo geral, deve iniciar com o tratamento
do óleo (aquecimento e filtração), pesagem dos reagentes (catalisador e álcool),
reação de transesterificação, separação das fases(glicerina e biodiesel), lavagem e
secagem do biodiesel e no final pesagem do produto obtido e calculo do rendimento.
Óleos – definição
Os óleos vegetais são constituídos predominantemente de substâncias
conhecidas como triglicerídeos (também chamadas de triacilgliceróis ou
triacilglicerídeos), que são ésteres formados a partir de ácidos carboxílicos de cadeia
longa (ácidos graxos) e glicerol. Fonte (. RINALDI 2013)
Verificando algumas propriedades do biodiesel obtido
Densidade
Para calcular a densidade relativa obtido, pode-se realizar uma operação simples,
através da relação da massa sobre volume, pesa-se o produto obtido da reação de
transesterificação e mede o seu volume. A divisão entre essas medidas equivale a
uma densidade relativa e pode-se comparar com a densidade do óleo e da água.
Viscosidade
Pode-se utilizar um experimento simples para calcular a viscosidade relativa do
biodiesel produzido, comparando com a viscosidade do óleo de fritura utilizado para
a sua obtenção e a viscosidade da água.
A) Com o auxilio de uma pisseta, preencha, com a agua destilada, uma pipeta
graduada de 10 ml. Abra a válvula da pipeta e marque com um cronometro o
tempo de escoamento. Repetir o procedimento pelo menos duas vezes.
B) Utilizando o biodiesel obtido, repita a operação e calcule o seu tempo de
escoamento.
C) Utilizar a média aritmética para obter os valores dos tempos médios dos
escoamentos e comparar as suas respectivas viscosidades.
Influencia do tempo na reação de transesterificação
Para calcular a influencia do tempo no rendimento da reação de transesterificação,
repita
o
procedimento
experimental
no
ponto
(REAÇÃO
DE
TRANSESTERIFICAÇÃO), desta vez utilizando os tempos reacionais (30 min, 1 h,
01h30min), deixar em repouso em funil de decantação os produto obtido das
reações e comparar as fases glicerina e biodiesel obtidos.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
O experimento de síntese de biodiesel é relativamente simples, pode-se ser
trabalhado em laboratórios das escolas de nível médio, adaptando-os aos materiais
e equipamentos disponíveis de cada ambiente, Possibilita o aluno a relacionar a
química com a sociedade e temas importantes que estão evidentes como questões
econômicas e ambientais do combustível, como por exemplo, reflexão sobre a
poluição ocasionado pelo combustível fóssil, impacto na econômico e ambiental do
diesel e biodiesel entre outros. Assim como reconhecer a importância reações
químicas para se obtiver um produto extremem-te importante para a sociedade,
como o biodiesel.
O projeto do biodiesel não tem com prioridade formação de pesquisador ou
cientista, mas objetiva através do experimento a contextualização de conteúdos de
química abordados, com o intuito de despertar o interesse dos alunos motivando-os
para o conhecimento químico.
REFERÊNCIAS
SANTOS, Ana Paula B.; PINTO, Angelo C.. Biodiesel: Uma Alternativa de
Combustível Limpo. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc31_1/11EEQ-3707.pdf>. Acesso em: 02 mar. 2013.
BELTRÃO, Napoleão Esberard de Macêdo; OLIVEIRA, Maria Isaura Pereira
de.Oleaginosas e seus Óleos: Vantagens e Desvantagens para Produção de
Biodiesel. Disponível
em:
<http://www.infoteca.cnptia.embrapa.br/bitstream/doc/276836/1/DOC201.pdf>.
Acesso em: 02 mar. 2013.
RINALDI, Roberto et al. SÍNTESE DE BIODIESEL: UMA PROPOSTA
CONTEXTUALIZADA DE EXPERIMENTO PARA LABORATÓRIO DE QUÍMICA
GERAL. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/qn/v30n5/a54v30n5.pdf>. Acesso
em: 02 mar. 2013.
FONSECA, Giselle Carolina da. Biodiesel:como tema gerador para aulas de
química do esnino medio. Disponível em: <http://www.cecimig.fae.ufmg.br/wpcontent/uploads/2007/12/mono-giselle-carolina-da-fonseca-andrade.pdf>.
Acesso
em: 02 mar. 2013.