ISBN 978-85-85905-10-1
Área
Química Tecnológica
Autores
dos Santos, V.O.B. (CIENTEC/ULBRA) ; Braun, J.V. (CIENTEC/ULBRA) ; de Mattos, G.F. (ULBRA) ; Fontoura, L.A.M. (CIENTEC/ULBRA)
Resumo
O querosene é uma fração do petróleo constituída por hidrocarbonetos com cadeias de 9 à 16 carbonos. As gorduras de palmiste e babaçu são compostas na maior parte por grupos acila de 12 e 14 carbonos. Ésteres graxos derivados destas gorduras podem levar a um combustível com propriedades semelhantes às do querosene. Neste trabalho, o óleos de palmiste e babaçu foram transesterificados e os produtos obtidos foram caracterizados com o objetivo de se avaliar seu potencial uso como combustível para aviação segundo à resolução 37 de 2009 da ANP. Os seguintes parâmetros foram atendidos: acidez, aspecto, cor, corrosividade ao cobre, estabilidade térmica e índice de separação de água. Por outro lado, os combustíveis não seriam aprovados na curva de destilação e massa específica.
Palavras chaves
babaçu; transesterificação; palmiste
Introdução
No século XX e ainda na atualidade a matriz energética mundial é majoritariamente baseada em fontes fósseis como o petróleo e o carvão. Preocupações ambientais e econômicas, entre outras, têm estimulado a substituição destas fontes por renováveis. No Brasil, por exemplo, cerca de 50% da energia elétrica consumida é produzida a partir de recursos hídricos e também do aproveitamento do vento. Com relação a motores diesel, em 2005 o país introduziu o biodiesel em sua matriz energética. O biodiesel é constituído de ésteres graxos obtidos através da transesterificação de triglicerídeos ou esterificação de ácidos graxos. No Brasil, a maior parte dele é produzida a partir do óleo de soja e do sebo bovino. Entre outras vantagens com relação ao diesel, não contém compostos de enxofre, possui maior lubricidade e maior número de cetano. O querosene é uma fração do petróleo intermediária à gasolina e ao diesel, sendo constituída por hidrocarbonetos com cadeias de 9 à 16 carbonos. Atualmente, é utilizado como combustível para aviões a jato. As gorduras de palmiste e babaçu são compostas na maior parte por grupos acila de 12 e 14 carbonos. A obtenção de ésteres graxos derivados destas gorduras pode levar a um combustível com propriedades, portanto, semelhantes às do querosene. Neste trabalho, os óleos de palmiste e babaçu sofreram reação de transesterificação por metodologia TDSP (Transesterification Double Step Process), que consiste em um processo por duas etapas. Na primeira, catálise básica é empregada e na segunda uma catálise ácida.(Guzzato et. al.,2009) Os transesterificados obtidos foram caracterizados com o objetivo de se avaliar seu potencial uso como combustível para aeronaves do tipo JETA1. (ANP,2009)
Material e métodos
As gorduras de palmiste e babaçu refinadas foram adquiridas em uma distribuidora de óleos comerciais. As reações foram conduzidas sob refluxo em um reator de 10 L, com aquecimento e agitação mecânica. O reator foi carregado com 4 kg de matéria-prima fundida a 65 oC seguidos de 1,9 L de solução de KOH 12,6 g L-1 em metanol. A mistura foi deixada em agitação vigorosa, a 750 rpm nesta temperatura por 30 min. A seguir, na mesma temperatura e agitação, uma mistura de 0,950 L do álcool e 22 mL de H2SO4 conc. foi adicionada. A mistura foi deixada nas mesmas condições iniciais por 1 h adicional. Após 15 min de repouso, o glicerol foi separado. O biodiesel obtido foi lavado com água (4 x 750 mL). Por fim, os voláteis foram eliminados em rotavapor. A mistura de ésteres graxos foi ainda caracterizada pelos seguintes parâmetros: aspecto, cor, acidez, curva de destilação, massa específica, corrosividade ao cobre, estabilidade térmica e índice de separação de água. Os métodos são descritos na tabela 1.7 O teor de ésteres foi estimado por cromatografia gasosa (EN14103) e a composição, por normalização de áreas.
Resultado e discussão
A transesterificação foi conduzida em duas etapas, com catálise básica seguida
de ácida. Os teores de ésteres em ambos os casos foram estimados em 102 ± 2 %.
Na tabela 1 são apresentados os resultados dos ensaios e os limites
especificados pela ANP. Na análise de acidez, os resultados são um indicativo
de que o método de purificação foi eficiente. As curvas de destilação foram
observadas nos intervalos de 145,8 e 338,3 oC para o derivado da gordura do
palmiste e de 156,0 e 335,9 para o de babaçu. Os resultados são ligeiramente
superiores aos de referência. Comparando os ésteres graxos com os alcanos que
constituem o querosene de aviação, este fato pode ser atribuído às forças
intermoleculares dipolo-dipolo presentes em razão do grupo metoxicarbonil. Os
percentuais de resíduo e perda estão dentro das especificações. As massas
específicas foram estimadas em 872 e 873 kg m-3, valores também acima do
especificado. Da mesma forma que a curva de destilação, este resultado pode ser
atribuído às forças intermoleculares. Com relação à estabilidade, dois testes
foram realizados, são eles a corrosividade ao cobre e a estabilidade térmica.
Nestes casos, as especificações foram atendidas. O índice de separação de água,
por fim,tem por objetivo verificar se existe a presença de surfactantes ou
outras substâncias que facilitem a absorção e dissolução de umidade, que, se
presente, pode ocasionar a corrosão do motor e dificuldades de combustão. O
menor valor permitido é de 85 e os observados foram de 99. As composições dos
biodieseis de palmiste e babaçu são apresentadas na tabela 2. No primeiro
caso,
77 % das cadeias são saturadas e 69 % com 14 carbonos ou menores. No segundo,
as
cadeias saturadas representam 88 % e as de até 14 carbonos, 78 %.
Conclusões
As misturas de ésteres graxos derivadas das gorduras de palmiste e babaçu atendem à resolução 37 de 2009 da ANP que especifica o combustível comercial de aviação nas seguintes parâmetros: acidez, aspecto, cor, corrosividade ao cobre, estabilidade térmica e índice de separação de água. Por outro lado, os combustíveis não seriam aprovados na curva de destilação e massa específica. A utilização de blendas com querosene fóssil, entretanto, pode vir a ser uma possível solução para o problema.
Agradecimentos
FDRH, FAPERGS, FINEP
Referências
1. Boletim Mensal do Biodiesel, abril de 2014, Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis.
http://www.anp.gov.br/?pg=70553&m=&t1=&t2=&t3=&t4=&ar=&ps=&cachebust=1400523409542, acessado em maio de 2014.
2. Marques, M. V.; Silva, C. F. G.; Naciuk, F. F.; Fontoura, L. A. M.; Analytica 2008, 33, 72.
3. Chenier, P. J.; Survey of Industrail Chemistry, Krieger: Malabar, 1991.
4. Issariyakul, T.; Dalai, A. K.; Renew. Sustain. En. Rev. 2014, 31, 446.
5. Santos, D. S.; Silva, I. G.; Araújo, B. Q.; Lopes Jr., C. A. L.; Monção, N. B. N.; Citó, A. M. G. L.; Souza, M. H. S. L.; Nascimento, M. D. S. B.; Costa, M. C. P.; J. Braz. Chem. Soc. 2013, 24, 355.
6. Guzatto, R.; Martini, T. L.; Samios, D.; Fuel Process. Technol. 2011, 92, 2083.
7. RESOLUÇÃO ANP Nº 37, de 1º.12.2009. http://nxt.anp.gov.br/nxt/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2009/dezembro/ranp%2037%20-%202009.xml, acessado em maio de 2014.
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