Estudo da Obtenção de Biodiesel Etílico via Catálise Ácida a partir do Óleo de Jatobá-do-Cerrado(Hymenaea stilbocarpa Mart).

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

FEPROQUIM - Feira de Projetos de Química

Autores

Nery, H.S. (IFMT - CUIABÁ BELA VISTA) ; Pinto, L.S. (IFMT - CUIABÁ BELA VISTA) ; Vieira, L.G.M. (IFMT - CUIABÁ BELA VISTA) ; Francisco, I.P.M. (IFMT - CUIABÁ BELA VISTA) ; Priebe, J.M. (IFMT - CUIABÁ BELA VISTA)

Resumo

Neste trabalho apresenta-se dados de alguns parâmetros importantes que regem a reação de produção de biodiesel etílico via catálise ácida homogênea, utilizando óleo de Jatobá-do-Cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.), onde mediu-se a concentração de água e de ácidos graxos livres, bem como, o índice de conversão desta reação em sistema convencional de aquecimento. De acordo com os estudos, verificou-se elevadas concentrações ácido graxo livre, resultando em uma taxa de conversão de 94,4%.

Palavras chaves

Biodiesel; Catálise ácida; Jatobá-do-Cerrado

Introdução

Jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) é uma leguminosa típica do cerrado brasileiro, cujo os frutos são obtidos entre os meses de julho a novembro(SILVA, J. A.; et al. 1994). O fruto não é utilizado para fins comerciais ou industriais, possuindo este, teores de lipídeos que pode variar de 2,12% a 5,13%(m/m)(COHEN, 2010; SILVA, C.P.; et al. 2014), no qual pode ser aplicado para a produção de biodiesel, como uma alternativa rentável para estimular a preservação desta espécie. O Biodiesel é definido como uma mistura de mono-alquil ésteres de cadeia longa, derivado de ácidos graxo de óleos ou gorduras(DANTAS, et al., 2007), produzido a partir de fontes biológicas. É um combustível renovável, biodegradável que apresenta menor agressividade ambiental comparado ao diesel(KARMAKAR, et al., 2010). Este é obtido a partir da reação de transesterificação utilizando alcoóis de baixo peso molecular na presença de catalisador ácido ou básico, produzindo os respectivos alquil ésteres de ácidos graxos e glicerol. Atualmente, por apresentarem maiores rendimentos e serem consideravelmente mais rápida, essas reações são promovidas via catálise básica na presença de metanol, cuja razão molar álcool/óleo mais vantajosa é de 6:1(KNOTHE, G.; et al. 2017). Nessa rota sintética, um dos principais problemas é a presença de teores elevados de ácido graxos livres e/ou moléculas de água, pois acarretam na formação de produtos saponificados, resultando na diminuição da eficiência de conversão do óleo em biodiesel(SHARMA, et al., 2008). Para evitar esses problemas gerados nessa rota catalítica, a literatura tem sugerido concentrações menores que 1 % (v/v) de ácidos graxos(PADHI, et al., 2010) e 1 % (v/v) de água, ou a realização de reações próton catalisada(KARMAKAR, et al., 2010).

Material e métodos

A síntese do Biodiesel foi realizada misturando óleo de Jatobá (Hymenaea stigonocarpa Mart.) com álcool etílico PA. (marca Neon – 99,8%) em uma relação estequiométrica de 1:6, e ácido sulfúrico (3 % V/Vtotal). Este sistema foi mantido sob refluxo através de aquecimento convencional e constante agitação por aproximadamente 8 horas. As análises para a obtenção dos dados percentuais de conversão de biodiesel foram realizadas através de um cromatógrafo gasoso (CG-FID) marca Shimadzu com uma coluna capilar (carbowax), e os resultados foram compilados e tratados através do software CG solution. O procedimento de análise dessas amostras seguiu a normatização internacional de padronização britânica: European Standard BS EN 14103:2003 de 13 de maio de 2003, publicado no BSI Eletrônic Catalogue ou British Standards Online, para determinação do teor de éster em derivados de metil ou etil éster de ácidos graxos. Foram realizadas análises para determinação do teor de água e ácidos graxos livres presente no óleo de Jatobá-do-Cerrado. A quantificação da água presente na amostra de óleo foi obtida através de um titulador automático Karl Fischer, seguindo o procedimento da normatização internacional de padronização da ASTM (American Society for Testing and Materials) D6304-07, sendo os resultados obtidos em triplicata. Os dados de concentração de ácido ocorreram através de titulação utilizando uma solução de NaOH(Neon; 99,6%) previamente padronizado (0,09851 mol/L) com padrão primário de Biftalato de Potássio (Neon; 99,98 %). As titulações foram realizadas em triplicada da solução diluída de aproximadamente 0,78 gramas(1 mL de óleo) de amostra em uma solução Etanol/ Éter Etílico (1:1) e indicador de fenolftaleína.

Resultado e discussão

Na Tabela 1 observamos os resultados da titulação volumétrica da amostra de óleo de Jatobá-do-Cerrado, obtendo a porcentagem mássica de ácidos graxos livres. Os valores obtidos estão acima do recomendado para a realização de reações de transesterificação via catálise básica, uma vez que nessas proporções essa rota catalítica promoveria reações de saponificação, o que resultaria em perdas no rendimento. Tendo em vista que a quantidade de água presente no processo reacional da produção do biodiesel com matérias primas ricas em ácidos graxos livres, é um parâmetro importante que deve ser monitorado, uma vez que o aumento da sua concentração amplia a possibilidade na formação dos produtos da hidrólise ou de decomposição. Assim, os dados apresentados na Tabela 2 refere-se à concentração de água na amostra de óleo, apresentando porcentagens mássicas média de 0,062%. Mediante os resultados apresentados anteriormente, optou-se pela realização da reação de transesterificação via catálise ácida para a obtenção do biodiesel etílico. Os resultados obtidos a partir da análise cromatográfica, mostrou uma conversão de 94,4 % de rendimento, demostrando que essa rota sintética apresenta excelentes resultados para a obtenção deste biocombustível.

Conclusões

Com base nos resultados obtidos no presente trabalho, de acordo com as condições estudadas, concluímos que a realização de reação de transesterificação via catálise ácida é uma rota promissora para obtenção de biodiesel etílico.

Agradecimentos

Agradecemos ao IFMT - Campus Cuiabá Bela Vista e a UFMT – Campus Cuiabá pela disponibilização dos laboratórios.

Referências

COHEN, K.O. Jatobá-do-Cerrado: composição nutricional e beneficiamento dos frutos. Planaltina, DF: EMBRAPA, 2010 p.13.
DANTAS M.B.; et al. Characterization and kinetic compensation efect of corn biodiesel. Journal of thermal analysis and calorimetry. 2007. pp. 847-851.
KARMAKAR A., et al. Properties of various plants and animals feedstocks for biodiesel production Bioresource technology. 2010. pp. 7201-7210.
KNOTHE, G.; RAZON, L.F. Biodiesel Fuels. Progress in Energy and Combustion. Science, 2017. Vol 58. pp 36–59
SHARMA Y.C.; et al. Advancements in development and characterization of biodiesel. FUEL. - Varanasi : Fuel, 2008. Vol. 87. pp. 2355-2373.
SILVA, C.P.; et al. Chemical composition and antioxidant activity of jatobá-do-cerrado (Hymenaea stigonocarpa Mart.) flour. Scielo, 2014. Vol 34. pp. 597-603.
SILVA, J.A.; et al. Frutas nativas dos cerrados. Planaltina: EMBRAPA-CPAC, 1994. p166.