Biorefinarias – Reaproveitamento de rejeitos de extração de sementes na fabricação de biodiesel.

ISBN 978-85-85905-10-1

Área

Química Verde

Autores

Guimarães da Fonseca, M. (INMETRO) ; do Nascimento Batista, L. (INMETRO) ; Fernandes da Silva, V. (INMETRO) ; C. G. Pissurno, E. (INMETRO) ; Norie Kunigami, C. (INT) ; Ribeiro de Jesus, M. (INMETRO) ; da Conceição Soares, T. (INMETRO) ; Gomes de Lima Serafim, N. (INMETRO) ; Itacolomy da Silva, J. (INMETRO)

Resumo

O reaproveitamento de resíduos é uma política de interesse do mundo atual. A partir de rejeitos de extração por Soxhlet de sementes de oleaginosas foi possível obter carvões de diferentes origens obtidos a partir de um processo similar ao de pirólise à baixa temperatura. Esses produtos tiveram sua eficácia comprovada na área de catalisadores e de materiais adsorventes. Em relação a materiais adsorventes sua eficácia foi comprovada através de análises por Ultravioleta, ficando a adsorção na faixa de 4 mg/L. O presente trabalho amplia o campo de aplicação dos produtos obtidos através de pirólise a baixa temperatura, que vão desde seu uso como antioxidantes a produção de catalisadores, materiais adsorventes.

Palavras chaves

Energia; pirólise; materiais adsorventes

Introdução

O desenvolvimento de uma química verde, ambientalmente favorável, tem sido uma das grandes preocupações da comunidade científica internacional. Essa compreende o desenvolvimento de técnicas que utilizem a menor quantidade de solventes, materiais tóxicos possíveis, que gerem a menor quantidade de resíduos e que venham a liberar poucos poluentes em seus processos. Ao agregar a química verde à procura de novas fontes de combustíveis alternativos, o mundo globalizado tem utilizado o processo de produção de biodiesel como uma rota alternativa para a utilização de combustíveis fósseis. Ao utilizar sementes para a obtenção de óleo vegetal para a produção de biodiesel, o processo de extração fornece como rejeito sólido, a torta de extração desses produtos. Na literatura encontram-se vários artigos que citam o uso desses rejeitos como novas fontes de energia. Dentre as técnicas disponíveis, destaca-se o uso de pirólise a baixa temperatura. Esse processo caracteriza-se pelo uso de gás inerte e temperatura na faixa de 400ºC. São obtidos de forma geral, quatro produtos: Carvão, gás, água e óleo de pirólise. Esses produtos encontram posterior aplicação, por exemplo, o uso de água de pirólise em irrigações, rica em nitrogenados . Obtenção de produtos com maior valor agregado tem sido uma das políticas do meio científico internacional. Esse processo utiliza muitas vezes o conceito de biorefinarias, onde a partir de sementes, por exemplo, podem ser obtidos produtos com diferentes, específicas aplicabilidades, produtos de alta tecnologia. Seguindo os conceitos descritos anteriormente, esse trabalho apresenta uma rota alternativa viável para realizar uma pirólise a baixa temperatura, assim como a utilização dos produtos obtidos como catalisadores,antioxidantes e materiais adsorventes.

Material e métodos

O objetivo desse trabalho consiste no desenvolvimento de uma técnica que realize pirólise a baixa temperatura utilizando rejeitos do processo de extração em Soxhlet de sementes de oleaginosas. A partir dos produtos obtidos os mesmos são caracterizados e utilizados em diversas aplicações. Foi testada a eficácia destes como antioxidante de biodiesel, catalisador ácido e material adsorvente. 2.1 – Metodologia de obtenção de biodiesel: Iniciado através da secagem das sementes, em estufa, seguida pela extração dos óleos de oleaginosas através do uso de solvente, extração por Soxhlet. Ao final são obtidos dois produtos de interesse, um produto líquido, óleo e uma parte sólida, torta de extração. O óleo obtido é transformado em biodiesel através da reação do mesmo com álcoois de cadeia curta, utilizando um catalisador básico, e a torta como matéria prima para a pirólise a baixa temperatura . 2.2 - Metodologia do processo de Pirólise a Baixa temperatura. A torta da extração é seca e acondicionada no reator do sistema Pirólise. Este é aquecido a 380C por uma hora. O processo é realizado sob atmosfera inerte. Ao término da pirólise são obtidos 4 produtos: Óleo e carvão de pirólise, água residual e gás. Outra técnica utilizada foi a que consiste no condicionamento do material em um tubo de aço, esse tem sua atmosfera trocada por atmosfera inerte. O mesmo é selado e colocado em uma mufla a 400ºC. Ao final se obtém o carvão de pirólise. 2.3 - Metodologia de estabilidade oxidativa por Rancimat: O óleo de pirólise foi testado como antioxidante após a caracterização por CG/MS. 2.4 - Catalisador ácido: O carvão de pirólise foi testado na produção, síntese de biodiesel. 2.5 - Material adsorvente: O carvão de pirólise foi utilizado como adsorvente e teve sua eficácia mesurada por UV

Resultado e discussão

Ao se analisar os produtos verificou-se que o óleo de pirólise é rico em derivados fenólicos. O óleo de pirólise foi passado em uma coluna de silicagel. A fração de diclorometano apresentou ser rica em derivados fenólicos. A sua ação como antioxidante de biodiesel foi comprovada através da técnica de Estabilidade oxidativa por Rancimat.Ao adicionar 2% do bio-oleo no biodiesel o valor de estabilidade oxidativa passou de 10h para 18h. Um aumento significativo, para um posterior uso deste como antioxidante. Utilizando uma metodologia similar para a obtenção de produtos de maior valor agregado através da técnica de pirólise a baixa temperatura. Pode-se ao invés de se usar o reator de pirólise branda, utilizar uma mufla. O produto obtido foi o carvão de pirólise da semente de Pinhão manso. O mesmo foi caracterizado por diversas técnicas e teve sua ação comprovada em estudo de adsorvente de azul de metileno através da técnica de ultravioleta.A análise por EDX demonstrou a presença de metais no carvão de pirólise. Essa contaminação foi comprovada através da análise de pH 10.33, assim como o valor do teor de cinzas na faixa de 13%. Metodologia geral para medir o poder de adsorção do carvão de pirólise: Esse estudo foi realizado através do preparo de soluções de azul de metileno em diversas concentrações para se formar a curva de calibração. Após a obtenção da mesma, o poder de adsorção foi medido através da adição do carvão de pirólise a solução de maior concentração e foi mesurada a sua ação com o decorrer do tempo. Para a semente de pinhão-manso o valor obtido foi de 8 mg/L, no processo a 1000ºC da pirólise convencional, sendo assim utilizou-se processo similar, em mufla para as sementes de soja (4 mg/L), canola (4,5 mg/L) e pinhão-manso (4mg/L) quando obtidas a 400ºC.

Capacidade de adsorção do carvão de pirólise, azul de metileno em relação ao tempo, realizada através de ultravioleta.


Capacidade de adsorção de carvão de pirólise derivado de diversas sementes obtido em mufla na faixa de 400ºC, em relação ao tempo.

Conclusões

Conclui-se que a partir de rejeitos de extração de sementes de oleaginosas se podem produzir diversos materiais de maior valor agregado através da metodologia de pirólise a baixa temperatura. Verificou-se que a partir desta técnica podem ser obtidos diversos produtos, tais como antioxidantes a partir do óleo de pirólise, utilizando o método tradicional. Através de pirólise por reator e mufla, podem ser produzidos carvões com capacidade adsorvente, no caso específico, de azul de metileno. Estudos comprovaram eficácia dos produtos obtidos e os mesmos foram caracterizados por técnicas avançadas.

Agradecimentos

Inmetro, INT, UFF e CNPq

Referências

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