Avaliação do efeito das condições reacionais na transesterificação metílica de óleo de soja catalisada por gliceróxido de sódio.

ISBN 978-85-85905-21-7

Área

Química Tecnológica

Autores

Santos, S.J. (CIENTEC) ; Santos, V.O.B. (CIENTEC) ; Espíndola, G.C. (CIENTEC) ; Renner, R.E. (CIENTEC) ; Braun, J.V. (CIENTEC) ; de Souza, G. (CIENTEC) ; Fontoura, L.A.M. (CIENTEC)

Resumo

O principal custo de produção do biodiesel são as matérias primas. Embora as tecnologias por rota metílica na presença de MeONa sejam amplamente utilizadas, a busca de alternativas que levem ao aumento da competitividade, continua um desafio. O emprego da glicerina na forma de sua base conjugada como catalisador é uma possibilidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de gliceróxido de sódio na transesterificação metílica do óleo de soja. A otimização da reação foi realizada com planejamento experimental Doehlert a duas variáveis, razão molar MeOH/TG (6 a 18: 1) e quantidade de catalisador (1,5 ; 2,0 e 2,5 %). A reação foi conduzida a 70 ºC por 1 h. Uma conversão superior a 97 % é observada com 2 % em massa de catalisador e uma razão molar MeOH/triglicerídeo de 6:1 em apenas 1 h.

Palavras chaves

Gliceróxido de sódio; Catálise homogênea; Biodiesel

Introdução

Biodiesel é uma mistura de ésteres graxos, empregado como uma alternativa renovável ao Diesel. Entre outras vantagens, quando comparado ao diesel, a combustão do biodiesel não produz SOx, não libera hidrocarbonetos e diminui a emissão de materiais particulados. Sua obtenção consiste na transesterificação de triglicerídeos provenientes de óleos ou gorduras com um álcool de cadeia curta. Além do biodiesel, a reação também produz a glicerina como coproduto. No Brasil,as principais matérias primas são o sebo bovino e o óleo de soja. A transesterificação é lenta e requer catálise. Catalisadores são espécies que diminuem a energia de ativação de uma reação, podendo reduzir drasticamente o seu tempo. Na indústria de biodiesel o catalisador mais utilizado é o metóxido de sódio. O reagente é comercializado na forma de solução 30 % em metanol e apresenta como desvantagens o alto custo e as dificuldades de armazenagem e manuseio. Na transesterificação de triglicerídeos, a rota metílica é a mais utilizada. Quando a catálise alcalina homogênea é empregada, razões molares ROH/TG de 6:1 são utilizadas, e a quantidade de catalisador é cerca de 1% em massa do triglicerídeo utilizado, sendo mantida a mistura reacional à temperatura de ebulição do álcool.1 Embora as tecnologias por rota metílica na presença de MeONa sejam amplamente utilizadas, a busca de alternativas que levem ao aumento da competitividade, continua um desafio. O emprego da glicerina na forma de sua base conjugada como catalisador é uma possibilidade. O objetivo deste trabalho foi avaliar o uso de gliceróxido de sódio na transesterificação metílica do óleo de soja. A otimização da reação foi realizada com planejamento experimental Doehlert a duas variáveis, razão molar MeOH/TG e quantidade de catalisador.

Material e métodos

Preparação do catalisador: 40 g de NaOH P.A. (Vetec) foram dissolvidas em 1 L de etanol P.A. (Êxodo)a 25 ºC com vigorosa agitação magnética. Após a completa solubilização do sólido, 92 g de glicerina P.A. (Vetec) foram adicionados. A mistura foi mantida em agitação por 10 min. A seguir, o sólido formado foi separado por filtração à pressão reduzida e lavado com etanol gelado (3 x 15 mL). Transesterificação: 50 g de óleo de soja foram introduzidos em um balão de 250 mL acoplado a um condensador de refluxo, seguidos de V mL de metanol e m g de gliceróxido de sódio (Tabela 1). A mistura foi mantida em agitação a 70 ºC por 1 h. Após, foi transferida para um funil de separação, onde o biodiesel foi separado da glicerina e lavado com água (5 x 10 mL). Por fim, o biodiesel metílico de óleo de soja foi seco em chapa de aquecimento. A conversão foi estimada por GC-FID com padronização interna utilizando heptadecanoato de metila (EN14103:2003).

Resultado e discussão

As conversões foram estudadas de acordo com o planejamento Doehlert. O catalisador foi empregado em 1,5; 2,0; e 2,5% em massa com relação ao triglicerídeo. A razão molar álcool/triglicerídeo, por sua vez, foi definida no intervalo de 6 a 18. O planejamento Doehlert a duas variáveis consiste em um hexágono projetado ao redor de um ponto central, constituindo sete diferentes condições experimentais e o ponto central é realizado em triplicata. Os resultados são apresentados na tabela 1 e na Figura 1.3 Conversões de 94,2 a 98,3% foram observadas. Os experimentos foram encerrados com 1 h de reação. A diferença entre os resultados mais alto (entrada 1) e mais baixo (entrada 8) é de apenas 4 %. A superfície mostra uma tendência de decréscimo na conversão quando razão molar aumenta e a quantidade de catalisador diminui. Segundo a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), a pureza mínima para a comercialização do biodiesel no Brasil é de 96,5%. Com base nos resultados obtidos experimentalmente pôde-se observar que somente as entradas 7, 8 e 9, não se enquadram no parâmetro de conversão exigido. Com base na relação custo/benefício, pode-se admitir que a entrada 4 é a mais economicamente interessante, pois há uma redução significativa da razão molar do álcool.

Conclusões

O potencial catalítico do gliceróxido de sódio sobre a transesterificação de triglicerídeos de óleo de soja com álcool metílico foi estudada por planejamento experimental Doehlert a duas variáveis. A 70 OC, uma conversão superior a 97 % é observada com 2 % em massa de catalisador e uma razão molar metanol/triglicerídeo de 6:1 em apenas 1 h.

Agradecimentos

PROBITI - FAPERGS

Referências

1. De Oliveira, D. M.; Ongaratto, D. P.; Fontoura, L. A. M.; Naciuk, F. F.; dos Santos, V. O. B.; Kunz, J. D.; Marques, M. V.; de Souza, A. O.; de Pereira, C. M. P.; Samios, D.; Quim. Nova 2013, 36, 734.
2. Doehlert, D. H.; Journal of the Royal Statistical Society 1970, 19, 231.
3. Teófilo, R. F.; Ferreira, M. M. C.; Quim. Nova 2006, 29, 338.