Características físico-químicas do sebo bovino

A matéria-prima utilizada neste estudo é sólida, amarelada e apresenta odor peculiar. O material foi acondicionado em galões de polietileno hermeticamente fechados e armazenados à sombra, em locais secos e em temperaturas normalmente abaixo de 20 °C. A caracterização química do SB foi feita de acordo com os métodos da American Oil Chemists’ Society - AOCS [139] e os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 15.

O SB analisado apresentou uma quantidade razoável de AGL (0,5 %). Segundo a literatura, o emprego de catalisadores alcalinos (por exemplo, hidróxidos e alcóxidos) na transesterificação de matérias-primas graxas com valores de AGL maiores que 0,5 % não é conveniente pois podem implicar em uma maior saponificação da mistura, maior consumo do catalisador e, consequentemente, em diminuição da pureza e rendimento do biodiesel obtidos ao final da reação.

Tabela 15. Propriedades do sebo bovino.

Ensaios Resultados Método

Ácidos Graxos Livres (%) 0,5 AOCS Ca 5a-40

Índice de Iodo (cg I2/g amostra) 37 AOCS Cd 1-25

Índice de Saponificação (mg KOH/g) 200 AOCS Cd 3-25

Umidade (%) 0,01 AOCS Ca 2b-38

Material Insaponificável (%) 0,5 AOCS Ca 6a-40

Impurezas Insolúveis (%) 0,16 AOCS Ca 3a-46

Índice de Peróxidos (mEq/kg) 0,10 AOCS Cd 8-53

O teor de umidade da amostra, 0,01 %, também foi baixo e está dentro dos níveis adequados (< 0,05%) para a realização de uma transesterificação alcalina [31]. A água também pode causar a formação de sabão, através de reações paralelas indesejáveis, consumindo o catalisador e diminuindo sua eficiência na conversão da matéria-prima graxa [1, 56, 140, 141, 148]. De acordo com estes dois valores encontrados, pode-se inferir que o valor do

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índice de acidez encontrado foi baixo devido ao baixo percentual de umidade do SB. Altos índices de acidez estão relacionados ao desenvolvimento do processo de rancidez hidrolítica e oxidativa na matéria-prima. Estes processos são desencadeados pelos altos teores de umidade no SB e pelas altas temperaturas de armazenamento [2, 4, 20, 26, 110, 140, 148].

O índice de iodo está diretamente relacionado com o grau de insaturação das moléculas de ácidos graxos, ou seja, o índice de iodo aumenta com o aumento do numero de duplas ligações nos compostos graxos [26]. Normalmente, o índice de iodo do SB está entre 35 e 48 cg I2/g amostra. O SB

usado apresentou um valor de 37. Este baixo valor encontrado pode ser atribuído à proporção entre ácidos graxos saturados e ácidos graxos insaturados que constituem o SB. De fato, observando a composição do SB apresentado na Tabela 16, observa-se que o ácido esteárico (32,6%) está presente em quantidades maiores que o acido oléico (28,7%). Isto pode explicar o baixo nível do índice de iodo encontrado, porque o ácido esteárico é um ácido graxo saturado [110, 112]. O índice de iodo é importante porque indica o grau de estabilidade oxidativa do combustível, que é o grau de resistência à oxidação da molécula. [26] O bicombustível originado de matérias-primas com alto grau de insaturação pode causar a formação de depósitos no motor e a deterioração do óleo lubrificante. [22, 26, 110].

O índice de saponificação é uma estimativa do peso molecular médio dos ácidos graxos que constituem o SB. Ele é definido como o número de miligramas de KOH requerido para saponificar um grama de gordura (mg KOH/g amostra). Quanto maior o índice de saponificação, menor é a média do comprimento da cadeia dos triglicerídeos. O valor encontrado para o SB foi de 200 mg KOH/g, que está dentro da faixa aceitável (entre 190 e 202 mg KOH/g) para esta matéria-prima. Este valor confirma que boa parte dos ácidos graxos que compõem os triglicerídeos do SB apresentam cadeias pequenas, ou seja, 37,7% são ácidos graxos com cadeias iguais ou menores que 16 carbonos [112].

A umidade, impurezas insolúveis e material insaponificável são calculadas para expressar a pureza da gordura. A umidade da amostra de gordura é calculada por pesagem e fervura e a perda de peso será a umidade. A recomendação é de que o conteúdo de umidade seja menor do que 1%.

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Impurezas são partículas de carne e ossos que ficam aglutinadas após a filtração, ou contaminantes externos, ou resíduos dos containers. Insaponificáveis são os pigmentos e esteróis presentes no conteúdo digestivo, com origem em plantas e cereais da alimentação dos animais. O teor de insaponificáveis deve ser menor do que 1%. O somatório dos três itens não deve exceder a 3%. Observando-se a Tabela 15, temos que a soma destes três parâmetros foi de 0,67%, e, portanto, é um SB adequado e está dentro das especificações [112].

O Índice de peróxido (IP) possibilita estimar o grau de rancidez da gordura. Radicais livres presentes no meio entram em contato com oxigênio molecular e formam peróxido que, em reação com outra molécula oxidável, induz a formação de hidroperóxido e outro radical livre. Os hidroperóxidos dão origem a dois radicais livres, capazes de atacar outras moléculas e formar mais radicais livres, dando assim uma progressão geométrica. Os valores de IP devem estar entre 0 e 20 mEq/kg e quanto maior o valor do IP maior o grau de rancidez da amostra. Na Tabela 15 pode-se observar que o índice de peróxido do SB está bem próximo de 0 (0,1 mEq/kg) indicando que a matéria-prima está bem conservada, sem sofrer degradação [22, 112].

O SB foi analisado por cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas (seção 4.6.4) no Laboratório de Energética Química do Departamento de Engenharia e Arquitetura da Universidade Salvador. Verificou-se que o mesmo era composto majoritariamente dos ácidos esteárico, palmítico e oléico; juntamente com pequenas quantidades dos ácidos láurico, mirístico, linoléico e linolênico. O percentual de cada ácido graxo encontrado no SB está apresentado na Tabela 16. Nesta tabela, observa-se que a proporção entre os ácidos graxos saturados e insaturados é semelhante àquelas encontradas na literatura, ou seja, a maior parte dos ácidos graxos presentes no sebo bovino é saturada. A partir da composição em ácidos graxos obtidos na análise, a massa molar média do SB foi calculada e o valor encontrado foi 848,08 g/mol [22, 26, 110].

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Tabela 16. Percentual de ácidos graxos na composição do sebo bovino.

Ácidos Graxos % a _{% [110] % [26]} Láurico (C12:0) 3,4 0,06 - Mirístico (C14:0) 3,2 2,69 2,68 12-Metil-Tetradecanóico (C15:0) - 1,14 0,93 14-Metil-Pentadecanóico (C16:0) - 1,65 - 6,7-metileno-octadecanóico (C18:0) - 1,06 - Palmítico (C16:0) 31,1 22,3 26,18 Palmitoleico (C16:1) - - 1,90 Heptadecanóico (C17:0) - - 1,74 Esteárico (C18:0) 32,6 41,28 33,69 Oléico (C18:1) cis 28,7 28,82 30,09 Elaídico (C18:1) trans - - 1,74 Linoléico (C18:2) 0,5 0,58 0,76 Linolênico (C18:3) 0,4 - - Araquídico (C20:0) - 0,42 0,30 PMAG 270,03 274,90 273,41 PMTG 848,08 862,71 858,23 ∑ A.G. Saturados (%, m/m) 70 71 66 ∑ A.G. Insaturados (%, m/m) 30 29 34

a _{este trabalho; PMAG = Massa molar média dos ácidos graxos; PMTG =}

Massa molar média dos triglicerídeos

5.2. Planejamento Fatorial Completo na transesterificação alcalina do