Resíduo de Carbono

O parâmetro resíduo de carbono representa a tendência que o biodiesel possui em formar depósitos nas câmaras de combustão. As principais substâncias que contribuem para o aumento deste índice no biodiesel são os sabões e triglicerídeos residuais, a água livre, os ácidos graxos livres, os resíduos de catalisadores, as substâncias que não sofrem saponificação oriundas da matéria prima. De acordo com o método ASTM D4530, adotado pelas normas brasileira e americana, o limite máximo para este parâmetro é de 0,050%. (LÔBO et.al., 2009).

3.1.6.4. Teor de Ésteres

O teor de ésteres metílicos no biodiesel é um parâmetro essencial na sua caracterização, pois representa a quantidade efetiva de substâncias adequadas à combustão presentes no biodiesel. De acordo com as normas EN 14214 e RANP 07/08, seu valor mínimo previsto é de 96,5%, a ser determinado pelo método cromatográfico EN ISO 14103. (LÔBO et.al., 2009).

3.1.6.5. Viscosidade Cinemática a 40ºC

A viscosidade do biodiesel é um parâmetro de qualidade importante na análise do biodiesel, pois tem influência no processo de queima na câmera de combustão do motor. Altas viscosidades dificultam a atomização do combustível na câmara de combustão, causando

36

heterogeneidade no processo de combustão e a deposição de resíduos nas partes internas do motor. (LÔBO et.al., 2009).

A viscosidade do biodiesel aumenta quando da existência de sabões residuais, assim como de mono-, di- e triglicerídeos e produtos da sua degradação oxidativa, portanto, a presença desses contaminantes pode ser indiretamente monitorada por meio da determinação da viscosidade cinemática a 40ºC. A faixa de valores permitidos pela Resolução ANP 14/2012 varia de 3,0 a 6,0.

3.1.6.6. Teor de Água

O teor de água é um parâmetro de grande importância na análise de qualidade do biodiesel, pois a presença da água pode causar a hidrólise do biodiesel, produzindo ácidos graxos livres, além de estar associada à proliferação de microrganismos e à corrosão de tanques de estocagem com deposição de sedimentos. O biodiesel apresenta certo grau de higroscopicidade (aproximadamente 20% a mais que o diesel), portanto, é preciso monitorar o teor de água presente na sua composição durante o seu armazenamento, para evitar deterioração de seus componentes. De acordo com o método ASTM D6304, recomendado pela norma brasileira de análise de biodiesel, a concentração máxima aceitável de água no biodiesel é de 500 mg/kg. (LÔBO et.al., 2009).

37

3.2. Óleos Vegetais

3.2.1. Definição

Os óleos vegetais são substâncias extraídas, na maioria dos casos, das sementes de plantas e são compostos majoritariamente por triglicerídeos e ácidos graxos.

Dentre os principais usos dos óleos vegetais, tem-se a sua utilização na fritura de alimentos e na produção de pinturas, lubrificantes, cosméticos, produtos farmacêuticos, combustíveis, etc.

O seu método de produção mais moderno se baseia na extração química, o qual possibilita uma produção rápida, barata e eficiente a partir da utilização de extratos de solventes. O solvente mais comumente utilizado nesse processo é o hexano, um composto derivado do petróleo. Outra rota de produção de óleos vegetais é baseada na extração física das matérias primas. Essa forma de extração não se utiliza de solventes, mas sim de procedimentos mecânicos. Esse procedimento mecânico é muito utilizado na Europa para a produção de óleos de cozinha, pois os consumidores europeus assim os preferem.

3.2.2. Caracterização Química

Os óleos vegetais e as gorduras animais são substâncias insolúveis em água, e majoritariamente compostos por substâncias conhecidas como triglicerídeos. Os triglicerídeos, também conhecidos como triacilgliceróis ou triacilglicerídeos, são compostos formados da ligação entre três ácidos graxos de cadeia longa e uma molécula de glicerol pela reação de esterificação.

Quando os triglicerídeos se apresentam no estado sólido à temperatura ambiente, são chamados de gorduras e geralmente compostos por ácidos graxos saturados e quando se apresentam no estado líquido são chamados de óleos e geralmente compostos por ácidos graxos insaturados. Os triglicerídeos podem ser simples, quando os três grupos acila ligados à molécula de glicerol são iguais ou misturado, quando os grupos acila são diferentes. (RODRIGUES, 2010). A Figura 4 mostra a estrutura de um triglicerídeo.

38 Figura 4 – Estrutura de um Triglicerídeo; os radicais R1, R2 e R3 representam os ácidos graxos que originaram o

Triglicerídeo.

Fonte: Rodrigues, 2010.

Além dos triglicerídeos, os óleos e gorduras também são compostos por ácidos graxos livres, fosfolipídeos, esteróis e tocoferóis. Como será visto adiante, esses ácidos graxos livres são responsáveis por diversos entraves no processo de produção de biodiesel. Nesse contexto, eles determinam um importante parâmetro na caracterização dos óleos e gorduras, o índice de acidez. Este parâmetro é de suma importância na análise de matéria-prima para produção de biodiesel, pois, dependendo do seu valor, pode até mesmo inviabilizar uma determinada rota de produção.

Nos óleos, tem-se que os ácidos graxos com cadeias contendo 12, 14, 16 e 18 átomos de carbonos são predominantes. Apesar da estreita faixa no que tange à quantidade de átomos de carbono, esses ácidos graxos se conformam de diversas maneiras quanto à presença de duplas ligações e funções externas, portanto, os triglicerídeos que compõem os óleos e gorduras podem assumir inúmeras formas quanto à sua composição em termos de ácidos graxos.

Segundo Rodrigues (2010), os óleos vegetais apesentam vantagens e desvantagens no que diz respeito à sua utilização como combustível. Dentre as vantagens, tem-se que os óleos possuem um elevado poder calorífico, capacidade de renovação e ausência de compostos sulfurosos. Já as desvantagens começam com o fato de que a combustão dos óleos vegetais puros em motores pode acarretar problemas de combustão incompleta, formação de depósitos de carbono nos sistemas de injeção, diminuição da capacidade de lubrificação, obstrução dos filtros, etc. Esses problemas são atribuídos a algumas propriedades físico- químicas dos óleos tais como as altas viscosidade e densidade, presença de ácidos graxos livres e baixa volatilidade. Além disso, a queima dos óleos acarreta na formação da acroleína, uma substância tóxica e carcinogênica formada a partir da decomposição térmica do glicerol. (RODRIGUES, 2010).

39

As Tabelas 3 e 4 apresentam os principais ácidos graxos presentes nos óleos vegetais e a composição de alguns óleos vegetais em termos dos triglicerídeos simples compostos por esses ácidos graxos.

Tabela 3 – Ácidos Graxos em forma de Triglicerídeos mais presentes nos Óleos Vegetais.

Nome Fórmula Número de Átomos de Carbono Representação Usual Número de Ligações Duplas Láurico C11H22COOH 12 C 12:0 0 Mirístico C13H27COOH 14 C 14:0 0 Palmítico C15H31COOH 16 C 16:0 0 Esteárico C17H35COOH 18 C 18:0 0 Araquídico C19H39COOH 20 C 20:0 0 Oleico C17H33COOH 18 C 18:1 1 (C9) Linoleico C17H31COOH 18 C 18:2 2 (C9, C12) Linolênico C17H29COOH 18 C 18:3 3 (C9, C12, C15)

Ricinoleico C11H33OCOOH 18 C 18:1 (OH) 1 (C9), OH (C12)

Eicosanoico C19H37COOH 20 C 20:1 1 (C11)

Araquidônico C19H31COOH 20 C 20:4 4 (C5, C8, C11, C14)

Erúcico C21H41COOH 22 C 22:1 1 (C13)

Fonte: Parente, 2003; Rodrigues, 2010. Adaptado.

Tabela 4 – Composição dos Óleos Vegetais mais comuns em termos de Ácidos Graxos na forma de Triglicerídeos.

Óleo Vegetal

Composição em ácidos graxos na forma de triglicerídeos (% em massa) C 16:0 C 18:0 C 20:0 C 18:1 C 18:2 C 18:3 C 18:1 (OH) Milho 11,67 1,85 0,24 25,16 60,60 0,48 - Algodão 28,33 0,89 - 13,27 57,51 - - Colza 3,49 0,85 - 65,13 22,30 8,23 - Soja 11,75 3,15 - 23,26 55,53 6,31 - Girassol 6,08 3,26 - 16,93 73,73 - - Mamona 0,7 0,9 - 2,8 4,4 0,2 91,0

40