TITULAÇÃO POTENCIOMÉTRICA DE ÓLEOS E GORDURAS PARA A
PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Eduardo Goldani1,A Luis Alcides Brandini De Boni1,B
RESUMO
Diante da necessidade da utilização de fontes alternativas de combustíveis, devido ao fato de o petróleo ser uma fonte não-renovável e finita, o biodiesel vem a contribuir com suas excelentes qualidades, sendo um produto biodegradável, renovável e que obedece ao ciclo de carbono. O biodiesel apresenta propriedades físico-químicas muito semelhantes ao óleo diesel, não necessitando de um novo motor para o seu funcionamento. O biocombustível, como costuma ser chamado, quando adicionado ao diesel, melhora a sua lubricidade, dispensando aditivos mais poluentes, o que o torna promissor no propósito da redução de poluentes atmosféricos. Por conter oxigênio em sua cadeia química, tem melhor queima com conseqüente diminuição de monóxido de carbono e de hidrocarbonetos. Entretanto, como subproduto da reação de transesterificação (reação que ocorre na produção do biodiesel a partir de óleos vegetais), aparece a glicerina, um resíduo com aplicabilidade na indústria de saponificação, mas que, devido ao excedente em que será gerado, pode vir a se tornar um resíduo com problemas de disposição final. Este projeto, apesar de simples, é uma tecnologia para a redução dos resíduos gerados na produção do biocombustível e para economia do catalisador, reagente essencial no processo produtivo. Com isso, esta técnica é capaz de gerar, em média, até 30 % de economia no uso do catalisador, sendo, então, fator considerável no propósito de reduzir os resíduos gerados.
Palavras-chave
: Biodiesel, glicerina, catalisador, geração de resíduos, redução de custos.________________________
1
Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul, PUCRS, Departamento de Química Pura e Aplicada. Av. Ipiranga, 6.681, Cep 90619-900, Prédio 12 B. Porto Alegre, RS. Fone (51) 33204228.
A
Licenciado em Química e Químico Industrial e mestrando em Química Analítica na UFRGS (eduardogoldani@yahoo.com)
B
1 INTRODUÇÃO
A partir da crise de energia, ocorrida em 1973, diversos combustíveis alternativos têm sido estudados com o objetivo de substituir o petróleo como único insumo energético para os motores de combustão interna, sejam eles automotivos ou industriais. No início, os estudos desse tipo eram realizados com o intuito de obter fontes alternativas seguras para o fornecimento de combustíveis. Entretanto, com o passar dos anos e sem perder de vista o propósito original, a principal motivação para esses estudos foi modificada em função da necessidade de se resolver um problema que demandava soluções mais imediatas – a redução das emissões poluentes regulamentadas produzidas pelos motores, visando atingir os padrões estabelecidos por normas ambientais que se tornavam cada vez mais exigentes. Nos últimos anos, a preocupação com o aquecimento global do planeta e a decorrente necessidade de diminuir os níveis de CO2 na atmosfera tornaram-se mais uma motivação importante para as
pesquisas sobre combustíveis alternativos.
Neste contexto, o biodiesel apresenta-se como um candidato em potencial para a substituição total ou parcial do petrodiesel, pois é produzido a partir de fontes renováveis (óleos vegetais, gorduras animais e óleos usados para cocção de alimentos), é biodegradável e seus níveis de emissão de poluentes são bem inferiores aos associados a derivados fósseis. Além disso, o biodiesel é uma opção interessante para projetos de seqüestro de carbono, oferece muitas vantagens sociais e econômicas, não emite componentes carcinogênicos poliaromáticos na sua combustão, atua como elemento regulador do mercado de óleos vegetais, pode ser usado puro ou em misturas sem qualquer alteração nos motores, gera aumento na vida útil dos motores devido a sua alta lubricidade e pode ser produzido com o emprego de uma tecnologia simples, fácil de ser transferida para o setor produtivo.
O processo químico comumente empregado para a produção de biodiesel é a reação de transesterificação, na qual um óleo vegetal triglicerídico como, por exemplo, a soja, mamona, etc. reage com um álcool (geralmente metanol ou etanol) na presença de um catalisador (usualmente alcalino, sendo os mais utilizados o NaOH e o KOH) para formar, majoritariamente, ésteres monoalquílicos (biodiesel) e glicerina (Figura 1).
R O O C C H H R O O C C H R O O C C H C H H O H H NaOH R O O C C H H H H O C H H O C H H O C H H H NaOH + 3 3 +
Óleo vegetal + álcool Biodiesel + Glicerina
2 MATERIAL E MÉTODOS
Para realizarmos esta titulação foi preciso construir um eletrodo novo, pois os eletrodos oferecidos no mercado possuem uma ponte salina de porcelana e tal ponte seria obstruída pelo óleo e deixaria o eletrodo inutilizável, conseqüência esta que também pode ser originada pela adsorção do óleo nas paredes do eletrodo. O eletrodo é composto por um tubo de vidro, duas rolhas devidamente perfuradas, dois fios de cobre e duas tiras metálicas, sendo uma de cobre e outra de alumínio, de dimensões aproximadamente iguais à 1,5 x 2,5 x 0,1 cm.
Figura 2 – Esquema do eletrodo construído.
A parte inferior do eletrodo (parte onde se encontram as tiras de alumínio e cobre) fica imersa na solução a ser titulada. Na parte superior, existem dois fios de cobre que precisam estar devidamente lixados. Neles, são conectados os “jacarés” que ligam o eletrodo ao voltímetro, conforme a figura 3, a seguir.
Figura 3 - Montagem da titulação durante uma calibração do eletrodo.
A titulação potenciométrica de óleos para a produção de biocombustíveis é muito mais precisa que a titulação tradicional com o uso de indicadores, pois através da titulação tradicional não podemos ver o ponto de equivalência (p.e.) com exatidão, isto é, podemos apenas ver quando a reação já passou do p.e., e isto implica na adição de mais catalisador do
que o mínimo necessário para que a reação ocorra, resultando, inclusive, em um percentual maior de subproduto (glicerina). As referências que informam a quantidade de catalisador a ser utilizado na reação são muito imprecisas, indicando que o pH ideal pode estar na faixa de 7,5 a 12. No gráfico obtido da titulação potenciométrica (gráfico 1) de uma amostra, podemos ver que, no ponto de equivalência, o pH é aproximadamente igual a 7,0 (9,2mL – 470mV) - lembrando que, neste caso, o ponto de equivalência, coincidentemente, é igual a 7,0 e informa a quantidade mínima de catalisador a ser adicionado -.
Gráfico 1- Titulação potenciométrica de óleos.
A titulação do óleo foi realizada da seguinte maneira: Em um béquer de 250mL, foram adicionados 50,00mL de isopropanol e 5,00 mL do óleo a ser titulado (amostra representativa). Em seguida, foi efetuada a titulação, gota-a-gota, com a solução de NaOH 0,0250M, que se encontrava na bureta. A titulação foi feita sob agitação constante. Após a adição de cada gota era preciso esperar que o sistema estabilizasse e, então, notava-se que o sistema estava estável quando os valores apresentados no display do voltímetro praticamente não variavam. Após, tomava-se nota do volume adicionado e da respectiva condutividade apresentada. A adição de volume poderia ser realizada em intervalos de 0,3 mL até cerca de 20 mL. A partir de 20,00mL, podíamos adicionar em intervalos de 2,50 mL até 30,00mL e, a partir dos 30,00mL, podíamos realizar a adição do NaOH em intervalos de 5,00mL. Os valores obtidos foram, posteriormente, transferidos para uma planilha eletrônica, onde foram feitas a requisição do gráfico correspondente, Condutividade (mV) x Volume (mL), e o tratamento matemático adequado. Pelo fato da área sensível do eletrodo ser muito grande, os volumes adicionados ao béquer foram multiplicados por 5, pois a área sensível do eletrodo precisa estar totalmente submersa na solução. Desta forma, o resultado precisou ser dividido por 5 para que se pudesse efetuar os demais cálculos. Com isso, o p.e. foi marcado em 9,5ml e
precisou ser dividido por 5, tornando-se igual à 1,9mL. Tal valor confere com resultados anteriores e obedece às leis ponderais de Lavoisier, Proust, Dalton e de Richter-Wenzel, assim como princípios das leis volumétricas de Gay-Lussac e Avogadro.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
De acordo com o tratamento matemático aplicado, pôde-se observar que a margem de erro cai de praticamente 4g de catalisador por Litro de óleo, para 0,042g de catalisador por Litro de óleo, ou seja, ocorre um aumento na precisão do resultado de mais de 90 vezes.
4 CONCLUSÃO
Neste trabalho pôde-se perceber que, ao fazer uma mudança na tecnologia da análise com a construção de um novo eletrodo, os resultados obtidos foram satisfatórios, indicando uma economia média de até 30% no consumo de catalisador. Com isso, também se conseguiu um aumento na precisão do método, fato igualmente possibilitado através deste novo tratamento frente à titulação tradicional. Outros fatores importantes que devem ser levados em consideração é que se trata de uma tecnologia 100% nacional em que não se faz necessário a importação de qualquer um dos componentes que compõem os eletrodos; qualquer técnico com um conhecimento básico poderá efetuar eventuais reparos no eletrodo (e desta forma, qualquer linha de produção instalada em alguma região do Brasil não sofre interrupções de produção ou perda de qualidade dos produtos por ter que esperar por peças de reposição); menor será a quantidade geral de resíduos produzida durante a fabricação do biodiesel, ou seja, trata-se de um produção mais limpa; a glicerina gerada como subproduto do biodiesel é mais pura, pois, após a reação, o catalisador tende a se depositar na face inferior do reator, junto com a glicerina (e como é adicionado menos catalisador, a glicerina é mais pura); ao se utilizarem catalisadores mais caros que a soda cáustica (NaOH), a economia em termos de custo de produção é ainda maior; ocorre também um redução do custo da análise da matéria-prima, tendo em vista que este eletrodo pode apresentar uma vida útil bastante longa.
5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Boccardo, R.C.; Panorama Atual do Biodiesel. Programa Brasileiro de Formação em Motores e Combustíveis, PUC-PR, CEFET-PR, UFPR, UFSC, 2004.
De Boni, L.A.B.; Goldani, E.; Titulação Potenciométrica de Óleos/Gorduras para a Produção de Biodiesel. Prêmio Petrobrás de Tecnologia, 2005.
Domingos, A.K.; Kucek, K.T.; Ramos, L.P.; Wihelm, H.M.; Biodiesel produzido através da reação de transesterificação etílica de óleos de soja refinado e degomado. 1º Congresso Brasileiro, Encontro Técnico, Exposição e Dinâmica de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel, 15 a 17 de julho, 2004, Varginha, MG.
