Considerando os efeitos ambientais oriundos da utilização de combustíveis fósseis é importante a busca por biocombustíveis renováveis e de baixo impacto no meio ambiente como, por exemplo, o biodiesel.
No Brasil o óleo mais utilizado na produção do biodiesel é o óleo de soja. Considerando que o Brasil se apresenta como um excelente produtor de biomassa, é importante investigar a utilização de matérias-primas nacionais alternativas ao óleo de soja que possam vir a ser usadas na produção do biodiesel. Acrescido a isto, é de grande interesse a utilização de reagentes, na síntese de biodiesel, que também não sejam de origem petrolífera. Sendo o Brasil o segundo maior produtor de etanol no mundo torna-se interessante da utilização deste álcool na síntese do biodiesel.
A utilização, na síntese do biodiesel, de óleos e álcoois de produção nacional conduz a vantagens socioeconômicas, pois, além de evitar gastos de divisas, promove o desenvolvimento do país e a valorização do trabalhador em zonas rurais. Tendo em vista o atual cenário da indústria nacional do biodiesel e levando em conta os benefícios que decorrem das pesquisas científicas que valorizam e estimulam a produção de biodiesel no Brasil, os principais objetivos do presente trabalho foram:
o Realizar a transesterificação de diferentes óleos vegetais para a produção dos correspondentes biodieseis, variando alguns parâmetros experimentais:
Variação de parâmetros experimentais: álcool de cadeia curta e de catalisador, o que implica em quatro combinações de síntese:
(A) metanol-metóxido de sódio; (B) metanol-etóxido de sódio; (C) etanol- metóxido de sódio; (D) etanol-etóxido de sódio;
o Estudar as seguintes propriedades físico-químicas dos biodieseis produzidos: índice de acidez, teor de água, viscosidade cinemática, massa específica, período de indução, ponto de entupimento de filtro a frio, ponto de fulgor, índice de iodo e teor de éster;
o Averiguar o enquadramento das propriedades físico-químicas analisadas às especificações contidas na ANP, 2014.
CAPÍTULO 4
Para a realização da síntese dos biodieseis foram utilizados, separadamente, o metanol e o etanol. Como catalisadores alcalinos foi feito, em separado, o uso de metóxido de sódio e de etóxido de sódio. Desta forma, foram quatro as possíveis combinações de parâmetros, como pode ser observado na Tabela 8.
Tabela 8: Álcoois e catalisadores utilizados no estudo da síntese de biodieseis metílicos e etílicos a partir de diferentes óleos vegetais e óleo de algas.
Tipo de biodiesel preparado Álcool Catalisador
A Metanol Metóxido de sódio #
B Metanol Etóxido de sódio ##
C Etanol Metóxido de sódio #
D Etanol Etóxido de sódio ##
# Solução de metóxido de sódio Vetec (Brasil, Rio de Janeiro – RJ) 30% em metanol.
## Solução de etóxido de sódio Vetec (Brasil, Rio de Janeiro – RJ) 20% em etanol.
4.1. Síntese do biodiesel
As sínteses dos biodieseis foram realizadas em duas etapas. Na primeira etapa foram adicionados ao óleo (de soja, de palmiste, de amêndoa de macaúba ou de algas) os reagentes segundo as proporções expostas na Tabela 9.
Tabela 9: Reagentes e suas proporções utilizadas na 1ª etapa da síntese dos biodieseis do tipo A, B, C e D. 1ª Etapa Tipo de Biodiesel Metanol (%m/m)* Etanol (%m/m)* Metóxido de Sódio (%m/m)# Etóxido de Sódio (%m/m)## A 16,00 - 0,56 - B 16,00 - - 1,15 C - 60,00 0,56 - D - 60,00 - 1,15
# Solução de metóxido de sódio Vetec (Brasil, Rio de Janeiro – RJ) 30% em metanol.
## Solução de etóxido de sódio Vetec (Brasil, Rio de Janeiro – RJ) 20% em etanol.
Fonte: Adaptação de SILVA; et al., 2015.
A reação foi mantida por 1 hora sob refluxo a 60ºC, e agitação mecânica de aproximadamente 900 rpm. Finalizada a primeira etapa, a mistura reacional foi vertida em um funil de separação. Pode-se observar a formação de duas fases imiscíveis para os biodieseis metílicos (A e B). Para os biodieseis etílicos (C e D) não foi possível observar tal separação, portanto aplicou-se o método proposto por SILVA; et al., 2015, adicionando-se 1% (v/v) de água destilada a 60ºC a fim de favorecer a separação de fases.
Após a formação de duas fases, a fração inferior, constituída por glicerol e por excesso de reagente, foi descartada. A fração superior, composta pelo biodiesel e pelo óleo residual, foi retornada ao balão de reação para a realização da segunda etapa da síntese.
Para a realização da segunda etapa reacional, foram adicionados ao produto da primeira etapa os reagentes nas proporções expostas na Tabela 10. A reação foi realizada nas mesmas condições da primeira etapa.
Tabela 10: Reagentes e suas proporções utilizadas na 2ª etapa da síntese dos biodieseis do tipo A, B, C e D. 2ª Etapa Tipo de Biodiesel Metanol (%m/m)* Etanol (%m/m)* Metóxido de Sódio (%m/m)# Etóxido de Sódio (%m/m)## A 4,00 - 0,14 - B 4,00 - - 0,28 C - 15,00 0,14 - D - 15,00 - 0,28
* (%m/m) em relação à massa inicial do óleo.
# Solução de metóxido de sódio Vetec (Brasil, Rio de Janeiro – RJ) 30% em metanol.
## Solução de etóxido de sódio Vetec (Brasil, Rio de Janeiro – RJ) 20% em etanol.
Finalizada a segunda etapa da transesterificação verteu-se, novamente, a mistura reacional, em um funil de separação, procedendo-se, então, da mesma forma como feito na primeira etapa.
Após a obtenção dos respectivos biodieseis foi iniciado o procedimento de purificação. Cada biodiesel foi lavado com 5 porções de 50 mL de água destilada a 60 ºC, seguida, cada lavagem, por procedimento de decantação para retirada da fase inferior (aquosa). O biodiesel assim preparado foi transferido para um béquer, sendo então colocado em uma estufa de secagem por 1 hora a 100ºC, para proceder à eliminação de água e de álcool residuais.
Posteriormente a esta etapa, o biodiesel foi percolado através da resina de troca iônica Amberlite BD10 DRY (previamente ativada na estufa por 2 horas) a 100ºC com vazão aproximada de 4 mL·min-1, visando secagem adicional e, também, a remoção do álcool e do catalisador que pudessem ainda estar presentes.
As proporções entre álcool e óleo e a quantidade de catalisador, assim como as condições de síntese e os procedimentos para purificação do biodiesel foram feitas segundo SILVA; et al., 2015.
Para simplificar a explanação dos procedimentos experimentais, foi construído um fluxograma mostrado na Figura 9.
Figura 9: Esquema geral do procedimento experimental usado para a síntese de biodiesel metílico e/ou etílico.