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Professor Roberto Ricelly
Ciências da Natureza e
Suas Tecnologias
QUÍMICA
nº
25
Metanol versus etanol
O BIODIESEL
No Brasil, atualmente, a vantagem na utilização do etanol para a
produção do biodiesel está na grande oferta desse álcool em seu território.
Dessa forma, os custos diferenciais de fretes, para o abastecimento
de etanol e metanol, em certas situações, poderão ser determinantes
na escolha do álcool utilizado. Sob o ponto de vista ambiental, o uso
do etanol (obtido a partir de fontes renováveis) leva vantagem sobre o
metanol (geralmente, obtido a partir do petróleo), no entanto, é importante
considerar que o metanol também pode ser obtido a partir da biomassa.
O uso de etanol
O biodiesel é um éster de ácido graxo, renovável e biodegradável,
obtido comumente a partir da reação química de óleos ou gorduras,
de origem animal ou vegetal, com um álcool na presença de um
catalisador (reação conhecida como transesterificação). Pode ser obtido
também pelos processos de craqueamento e esterificação.
O biodiesel substitui, total ou parcialmente, o óleo diesel de petróleo
em motores ciclo diesel automotivos (de caminhões, tratores, camionetas,
automóveis etc.) ou estacionários (geradores de eletricidade, calor etc.)
Pode ser usado puro ou misturado ao diesel em diversas proporções.
O nome biodiesel, muitas vezes, é confundido com a mistura
diesel + biodiesel, disponível em alguns postos de combustível.
A designação correta para a mistura vendida nesses postos deve ser
precedida pela letra B (do inglês, Blend). Nesse caso, a mistura de 2% de
biodiesel com o diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessivamente,
até o biodiesel puro, denominado B100.
Processo de fabricação
O biodiesel é produzido a partir de óleos vegetais puros ou usados
e de gorduras animais. Tais óleos e gorduras sofrem uma reação com
um álcool (etanol ou metano), chamada de reação de transesterificação,
da qual resultam compostos conhecidos como ésteres de ácidos graxos
(etílicos ou metílicos). (Referência 001)
A reação de transesterificação
O biodiesel é comumente produzido por meio de uma reação
química denominada transesterificação. No caso específico para a
reação abaixo, os triacilgliceróis de origem animal/vegetal reagem
com o metanol na presença de um catalisador, produzindo o glicerol
(subproduto) e o éster metílico de ácido graxo (biodiesel). A reação de
transesterificação pode ser catalisada por ácido ou base.
OCOR
OCOR + 3 H 3 C
OCOR
Um mito foi criado quanto à utilização de etanol no processo de
transesterificação, dizendo que este não pode ser reagente do processo.
Essa é uma conclusão incorreta, uma vez que tudo (quantidade de
reagente, catalisadores etc.) depende do tipo de tecnologia utilizada.
O emprego de etanol anidro (grau de pureza maior que 99%) é
necessário, pois a presença de água na reação de transesterificação
leva ao surgimento de emulsões.
Fontes alternativas de óleos e gorduras
O biodiesel pode ser produzido a partir de qualquer fonte de ácidos
graxos, porém nem todas as fontes de ácidos graxos viabilizam o
processo a nível industrial. Os resíduos graxos também aparecem como
matéria-prima para a produção do biodiesel. Nesse sentido, podem ser
citados os óleos de frituras, as borras de refinação, a matéria graxa dos
esgotos, os óleos ou gorduras vegetais ou animais fora de especificação,
os ácidos graxos etc. Algas também são uma possível fonte alternativa
de óleos.
Separação dos ésteres da glicerina
Após a reação de transesterificação, os ésteres resultantes devem
ser separados da glicerina, dos reagentes em excesso e do catalisador
da reação. Isso pode ser feito em 2 passos.
Primeiro, separa-se a glicerina via decantação ou centrifugação.
Seguidamente, eliminam-se os sabões, restos de catalisador e de
metanol/etanol por um processo de lavagem com água e borbulhação
ou utilização de silicato de magnésio, requerendo este último uma
filtragem; ou por destilação, que dispensa o uso de produtos químicos
para promover a purificação.
Vantagens × desvantagens
Prós e contras na produção e no uso do biodiesel:
OH
OH + 3 RCOO
OH
OH
CH 3
As vantagens do biodiesel
•
É energia renovável. As terras cultiváveis podem produzir uma
enorme variedade de oleaginosas como fonte de matéria-prima
para o biodiesel.
Ciências da Natureza e
Suas Tecnologias
•
•
•
•
É constituído por carbono neutro, ou seja, o combustível tem origem
renovável ao invés de fóssil. Dessa forma, sua obtenção e queima
não contribuem para o aumento das emissões de CO2 na atmosfera,
zerando, assim, o balanço de massa entre emissão de gases dos
veículos e absorção destes pelas plantas.
Contribui para a geração de empregos no setor primário. Com
isso, evita o êxodo do trabalhador no campo, reduzindo o
inchaço das grandes cidades e favorecendo o ciclo da economia
autossustentável, essencial para a autonomia do país.
Com a incidência de petróleo em poços cada vez mais profundos,
muito dinheiro está sendo gasto na sua prospecção, o que torna
cada vez mais onerosos a exploração e o refino das riquezas
naturais do subsolo, havendo, então, a necessidade de explorar os
recursos da superfície, abrindo, assim, um novo nicho de mercado
e uma nova oportunidade de uma aposta estratégica no sector
primário.
Nenhuma modificação, nos atuais motores do tipo ciclo diesel,
faz-se necessária para misturas de biodiesel com diesel de até 20%,
sendo que percentuais acima de 20% requerem avaliações mais
elaboradas do desempenho do motor.
Desvantagens na utilização do biodiesel
•
•
•
•
•
Não se sabe, ao certo, como o mercado irá assimilar a grande
quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção do
biodiesel (entre 5 e 10% do produto bruto). A queima parcial da
glicerina gera acroleína, produto suspeito de ser cancerígeno.
No Brasil e na Ásia, lavouras de soja e dendê, cujos óleos são fontes
potencialmente importantes de biodiesel, estão invadindo florestas
tropicais que são importantes bolsões de biodiversidade. Muitas
espécies poderão deixar de existir em consequência do avanço das
áreas agrícolas. Entre as espécies, podemos citar o orangotango
ou o rinoceronte de Sumatra. Embora, no Brasil, muitas lavouras
não sejam ainda utilizadas para a produção de biodiesel, essa
preocupação deve ser considerada.
A produção intensiva da matéria-prima de origem vegetal leva a
um esgotamento das capacidades do solo, o que pode ocasionar
a destruição da fauna e da flora, aumentando, portanto, o risco
de erradicação de espécies e o possível aparecimento de novos
parasitas, como o parasita causador da malária.
O balanço de CO2 do biodiesel não é neutro, se for levada em
conta a energia necessária à sua produção, mesmo que as plantas
busquem o carbono na atmosfera: é preciso ter em conta a energia
necessária para a produção de adubos, para a locomoção das
máquinas agrícolas, para a irrigação e para o armazenamento e
transporte dos produtos.
Cogita-se que poderá haver uma subida nos preços dos alimentos,
ocasionada pelo aumento da demanda de matéria-prima para a
produção de biodiesel. Como exemplo, pode-se citar alguns fatos
ocorridos em Portugal, no início de julho de 2007, quando o milho
era vendido a 200 euros por tonelada (152 em julho de 2006),
a cevada a 187 (contra 127), o trigo a 202 (137 em julho de 2006)
e o bagaço de soja a 234 (contra 178). O uso de algas como fonte
de matéria-prima para a produção do biodiesel poderia poupar as
terras férteis e a água-doce destinadas à produção de alimentos.
2
Exercícios
• Leia o texto seguinte sobre o etanol, derivado da cana-de-açúcar.
O etanol gera benefícios ambientais desde o momento em que a cana
brota no campo, absorvendo a maior parte do gás carbônico gerado
em sua produção e em seu consumo. Os dados abaixo são relativos à
emissão de CO2 para cada mil litros de etanol produzido e consumido:
1. Cultivo e colheita: Tratores, colheitadeiras e insumos agrícolas
emitem gás carbônico (CO2). A colheita manual precisa da
queima da palha da cana, que também gera emissões. Emissão
total: 2961 kg de CO2
2. Crescimento: A cana é uma “esponja” natural que absorve grandes
volumes de CO2 enquanto cresce. Absorção: 7650 kg de CO2
3. Processamento: A fermentação e a queima do bagaço para a
geração de energia emitem CO2. Emissão: 3604 kg de CO2
4. Bioeletricidade: O uso do bagaço para a geração de eletricidade
e de energia excedente evita as emissões na atmosfera. Emissão
evitada: 225 kg de CO2
5. Transporte: O etanol é transportado para os postos de
combustível, em caminhões movidos a óleo diesel. Emissão:
50 kg de CO2
6. Motor dos automóveis: A queima do etanol gera 1520 kg de CO2.
Balanço final:
Emissões geradas (1 + 3 + 5 + 6): 8135 kg de CO2
Emissões reabsorvidas + evitadas (2 + 4): 7875 kg de CO2
Emissões geradas – evitadas: 260 kg de CO2
Emissões com uso equivalente de gasolina: 2280 kg de CO2
No ciclo completo, a emissão de CO2 pelo etanol é 89% menor que a
da gasolina.
Texto adaptado da cartilha Etanol: uma atitude inteligente.
Disponível em: http://www.etanolverde.com.br
Acesso em: 15 out. 2012.
1. (UFGD-MS) Considerando as características que envolvem a utilização
do etanol como combustível citadas no texto, é possível afirmar que:
A) embora a gasolina seja um pouco mais poluente do que o etanol,
seu uso é vantajoso, pois é derivada do petróleo, uma fonte de
combustível biorrenovável.
B) no ciclo de produção e consumo do etanol, gera-se mais CO2 do
que nas emissões geradas com a queima de gasolina.
C) o balanço final do ciclo de produção e consumo do etanol mostra
que a quantidade de CO2 retirada do meio ambiente é maior do
que a quantidade gerada.
D) o etanol gerado a partir da cana-de-açúcar pode ser considerado
um biocombustível derivado de fonte renovável.
E) a vantagem ambiental do uso de etanol como combustível é
muito pequena quando comparada à queima de gasolina.
2. (Udesc-SC) O biodiesel é um combustível biodegradável derivado
de fontes renováveis e pode ser produzido a partir de gorduras
animais ou de óleos vegetais. Sabe-se que as gorduras e os óleos
são ésteres do glicerol chamados de glicerídeos. A reação geral
de transesterificação, para a obtenção do biodiesel a partir de um
triglicerídeo, é apresentada a seguir.
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4. (Unifor-CE) A Primeira Lei da Termodinâmica trata da
conservação de energia. A Segunda Lei da Termodinâmica
trata da impossibilidade de transferência de calor de uma
fonte mais fria para uma fonte mais quente, sem a realização
de trabalho. Podemos verificar a aplicação dessas leis, hoje em
dia, na produção de energia por meio de fontes alternativas,
sem ocasionar danos ao meio ambiente. Essa busca por fontes
alternativas de energia deve-se à escassez das fontes de energia
não renováveis. São exemplos de energia não renovável:
A) petróleo, solar, carvão, nuclear e biogás.
B) petróleo, gás natural, nuclear, biomassa e geotérmica.
C) petróleo, carvão, nuclear, bicombustíveis e solar.
D) petróleo, carvão, nuclear, gás natural e óleo de xisto.
E) petróleo, carvão, geotérmica, óleo de xisto e biomassa.
O
HC
O
C
R
+
H 3C
OH
Catalisador
O
H2C
O
C
R
Triglicerídeo
H2C
Catalisador
OH
HC
OH
H2C
OH
Glicerol
O
+
H3C
O
C
R
Biodiesel
Com relação aos seus reagentes e produtos, é correto afirmar que:
A) o biodiesel, formado a partir da reação de transesterificação
acima, apresenta a função éter em sua estrutura.
B) a hibridização dos carbonos do glicerol e dos carbonos das
carbonilas do triglicerídeo são sp3 e sp2, respectivamente.
C) o etanol, que é utilizado como reagente na reação acima,
também é conhecido como álcool etílico.
D) a nomenclatura oficial para a molécula de glicerol é
1,2,3-trimetoxipropano.
E) balanceando corretamente a reação acima, verificar-se-á
que uma molécula de triglicerídeo formará uma molécula de
biodiesel.
3. (Uefs-BA) Uma empresa petrolífera brasileira, em Candeias-BA,
tem grande importância para a agricultura familiar baiana,
em razão da contratação de mais de 25 mil famílias como
fornecedoras de insumo, para a produção de 217 milhões de
litros, ao ano, de biodiesel, derivado de óleos de soja e de
algodão.
A partir dessas informações e com base nos conhecimentos da
indústria química e do petróleo, é correto afirmar:
A) O biodiesel derivado de óleos de soja e de algodão possui
composição química igual ao do obtido a partir dos óleos de
mamona e de babaçu.
B) A produção de biodiesel é promissora do ponto de vista
ambiental, porque substitui o diesel de petróleo por um recurso
natural renovável.
C) O interesse da indústria petrolífera pela produção de biodiesel
deve-se à presença de grande teor de hidrocarbonetos no
biocombustível derivado de óleos de soja e de algodão.
D) O processo de obtenção de biodiesel envolve uma transesterificação
entre um éter e um álcool, para produzir outro éter e outro álcool de
massas molares menores.
E) As novas tecnologias de produção são bastante auspiciosas
porque disponibilizam, no mercado internacional, biodiesel
com baixos teores de compostos de enxofre, cada vez menos
poluentes.
5. (UFF-RJ) Os triglicerídeos (óleos) fazem parte da biomassa e
são comumente conhecidos por produzir biodiesel, porém, ao
se efetuar essa transformação, obtém-se também glicerol, que é
utilizado para preparar o álcool alílico. Já a celulose pode fornecer o
eritrol, que é usado para produzir o di-hidrofurano. Esses produtos
são insumos largamente utilizados na indústria química.
energia solar
CO2 + H2O
fotossíntese
Celulose
(C6H10O5)n
fotossíntese
O
BIOMASSA
OH
HO
O
R1
hidrólise
ou
fermentação
HCOOH
230-240 ºC
di-hidrofurano
R1
O
transesterificação
com metanol
OH
eritrol
R1
óleos
OH
OH
O
R
OH
C
O
O
O
H2C
O
O
O
OH
glicerol
+
R1
MeO
biodiesel
HCOOH
230-240 ºC
INSUMOS
PARA A
INDÚSTRIA
OH
álcool alílico
Conhecendo as propriedades físicas e químicas dos compostos
e o esquema apresentado acima, pode-se afirmar que:
A) os insumos são dois alcoóis insaturados.
B) a substância com maior ponto de ebulição é a água.
C) não é possível realizar uma reação do di-hidrofurano com o
bromo.
D) a equação da transesterificação está balanceada.
E) na síntese do biodiesel, a reação de transesterificação pode ser
catalisada por ácidos.
FB NO ENEM
FB no Enem – Nº 24 – Professor: Haroldo Lima
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