BIOADSORVENTES OBTIDOS A PARTIR DA CASCA DE MURUMURU (Astrocaryum murumuru) APLICADOS À PURIFICAÇÃO VIA SECA DE BIODIESEL: REMOÇÃO DE GLICEROL LIVRE E POTÁSSIO

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Iniciação Científica

Autores

Bastos, R.R.C. (UFPA) ; Damasceno, V.G.N. (UFPA) ; Costa, N.L.O. (UFPA) ; Pontes, R.G. (UFPA) ; Dantas, K.G.F. (UFPA) ; Conceição, L.R.V. (UFPA)

Resumo

O objetivo do presente trabalho foi propor rotas de purificação via seca para biodiesel bruto de soja (catálise homogênea com KOH) utilizando bioadsorventes provenientes da casca de murumuru na forma in natura, cinza e carvão ativado para remoção dos contaminantes – glicerol livre e potássio. Para os testes de purificação via seca, foi utilizado 3% m/v de bioadsorvente (CAS, CIN e CA) – temperatura ambiente por 30 min. As purificações com CIN e CAS mostraram-se as melhores sob as condições estudadas pois obteve-se taxas de remoção próximas de 100% para Glicerol Livre e Potássio. Com isso, mostra-se que a utilização de adsorventes oriundos da biomassa vegetal residual estudada apresenta-se como uma alternativa promissora para a purificação via seca de biodiesel.

Palavras chaves

Biodiesel; Glicerol Livre; Potássio

Introdução

A demanda de biocombustíveis tem aumentado significativamente, o biocombustível mais utilizado nos últimos tempos tem sido o biodiesel (B100), onde a sua produção é realizada através da reação de transesterificação. A transesterificação consiste em uma reação química entre óleos vegetais, gordura animal ou óleos residuais com álcool de cadeia curta. Na reação de transesterificação é mais comum o uso da catálise homogênea básica, porém ela gera muitas impurezas no biodiesel bruto, como potássio e glicerina livre, que precisam ser removidos a fim de melhorar a qualidade desse biocombustível (FARID, p. 263, 2017). Comumente, a purificação com água é o método mais utilizado para retirar estes contaminantes, porém, a utilização de métodos utilizando adsorventes é uma alternativa eficaz para remoção sem uso de água (OLIVEIRA, p. 16, 2017). Sendo assim, a purificação via seca é uma boa alternativa ao processo tradicional (purificação via úmida). Purificações de B100 via seca fazem uso de adsorventes de alto custo (PICCIN, p. 70, 2015). Recentemente, técnicas de purificação utilizando resíduos agrícolas no processo de bioadsorção têm sido cada vez mais usadas, pois os materiais têm alta disponibilidade e baixo custo (FARID, p. 263, 2017). A casca de murumuru é um resíduo agroindustrial produzido em grande escala em indústrias de beneficiamento de óleos e gorduras vegetais. Este trabalho tem como objetivo propor rotas de purificação via seca para biodiesel bruto de soja (catálise homogênea com KOH) utilizando bioadsorventes provenientes da casca de murumuru na forma in natura, cinza e carvão ativado para remoção dos contaminantes – glicerol livre e potássio.

Material e métodos

A casca de murumuru foi obtida da empresa de beneficiamento de óleos vegetais Beraca Ingredientes Naturais S/A, que gera em média 330 toneladas/ano. A mesma foi triturada, peneirada (35 mesh) e seca em estufa 105°C por 2h para obtenção da casca in natura (CAS). A casca foi submetida a uma queima controlada por 3h a 600°C (10°C/min) para obtenção das cinzas (CIN) (CORDEIRO et al., p. 3301, 2009) e a mesma foi submetida à análise para determinação da composição química em Espectroscopia de raios X por dispersão em energia (EDX). O carvão ativado (CA) foi obtido através da casca de murumuru por pirólise a 600°C por 1h seguida de uma etapa de ativação com KOH. O material ativado foi lavado com HCl 1M e seco em estufa a 60-70°C por 24h (QUEIROZ, p. 19, 2016). O biodiesel foi sintetizado utilizando óleo de soja por catálise básica (1% KOH) com razão metanol:óleo 6:1 por 2h. O biodiesel bruto (BB) foi separado da fase glicerol por decantação. O BB foi lavado com água quente (90°C) para se ter uma amostra de B100 purificado via úmida (PVU). Para os testes de purificação via seca, foi pesado 15g de BB e para cada teste foi utilizado 3% m/v de bioadsorvente (CAS, CIN e CA) - temperatura ambiente por 30 min. Para determinação de potássio (K+), houve um preparo das amostras purificadas (CAS, CIN, CA e PVU), assim como do BB, segundo Lo Coco et al., p. 56, 2003: utilizando 5g de cada amostra e diluindo ao final com 10 ml de HNO3 2M. As amostras preparadas foram analisadas por MIP-AES. Para determinação de Glicerina Livre (GL), todas as amostras foram analisadas de acordo com a norma ASTM D6584. Assim, determinou-se as taxas de remoção (TR) dos bioadsorventes para os contaminantes nas condições estudadas para os processos de purificação.

Resultado e discussão

Na análise de EDX, o material CIN apresentou os seguintes teores de metais em %: SiO2 (78,5); K2O (10,4); CaO (4,0); SO3 (2,3); MgO (1,6); P2O5 (1,5) e Fe2O3 (1,2). A Tabela 1 e a Figura 1 expõem os resultados dos testes de adsorção para os contaminantes GL e K+ em todos os ensaios realizados com os bioadsorventes, para a purificação via úmida (PVU) e para o B100 não purificado (BB). O BB apresentou um valor baixo para GL (0,02%), valor dentro do limite da resolução. Porém, o teor de potássio está bem acima do valor limite – 83,30 mg/kg (limite: 5 mg/kg de Sódio + Potássio) (Resolução ANP, 2014). A PVU apresentou uma ótima remoção de GL devido à alta afinidade do glicerol com a água (FACCINI, p. 16, 2008). Já para a remoção do K+, este tipo de purificação mostrou-se parcialmente eficiente (TR = 72,76%). A purificação realizada com CA mostrou-se muito eficaz para retirada de GL e comportou-se com menor eficiência para o K+ comparado ao PVU apesar de ser um excelente adsorvente devido sua alta área superficial, alta porosidade, estrutura porosa e presença de vários grupamentos funcionais (AHMED, p. 90, 2016). Com CAS, teve-se uma retirada desses contaminantes de modo muito eficaz, apresentando TR de 100% (GL) e 99,73% (K+), explicado pela boa capacidade adsortiva de materiais celulósicos frente à adsorção de glicerina (SQUISSATO et al., p. 1272, 2015). O tratamento de purificação com CIN mostrou-se o melhor sob as condições estudadas pois obteve-se remoções muito próximas de 100% (para GL – 100% – e para K+ – 99,81%) devido sua composição química apresentar altos teores de SiO2 (≈78%), que demonstra alta capacidade adsortiva desse tipo de bioadsorvente (na forma de cinza) para GL (SANTOS et al., p. 37, 2016) e para metais (FOLETTO et al., p. 1057, 2005).

Concentrações e Taxas de Remoção de GL e K+ para todas as purificações estudadas.


Concentrações e Taxas de Remoção de GL e K+.

Conclusões

Os bioadsorventes provenientes da casca de murumuru são capazes de remover dois dos contaminantes – GL e K+ – presentes no produto da síntese de B100 utilizando KOH. Com destaque para o bioadsorvente CAS e CIN que apresentaram as melhores taxas de remoção para GL – 100%, para ambos – e K+ – 99,73% e 99,81%, respectivamente. Com isso, mostra-se que a utilização de adsorventes oriundos da casca de murumuru apresenta-se como uma alternativa promissora para a purificação via seca de biodiesel bruto, assim como, para propor uma cadeia de reaproveitamento para esse resíduo agroindustrial.

Agradecimentos

Os autores agradecem ao Laboratório de Catálise e Oleoquímica-LCO, Laboratório de Pesquisa e Análises de Combustíveis-LAPAC, e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior-CAPES.

Referências

AHMED, Muthanna J. Application of agricultural based activated carbons by microwave and conventional activations for basic dye adsorption: Review. Journal of Environmental Chemical Engineering, v. 4, p. 89-99, 2016.

CORDEIRO, Guilherme Chagas et al. Effect of calcination temperature on the pozzolanic activity of sugar cane bagasse ash. Construction and Building Materials, v. 23, n. 10, p. 3301-3303, 2009.

FACCINI, Candice Schmitt. Uso de Adsorventes na Purificação de Biodiesel de Óleo de Soja. 2008.

FARID, Mohammed Abdillah Ahmad et al. Waterless purification using oil palm biomass-derived bioadsorbent improved the quality of biodiesel from waste cooking oil. Journal of Cleaner Production, v. 165, p. 262-272, 2017.

FOLETTO, Edson Luiz et al. Aplicabilidade das cinzas da casca de arroz. Química Nova, v. 28, n. 6, p. 1055-1060, 2005.

LO COCO, Filippo et al. Determination of cadmium (II) and zinc (II) in olive oils by derivative potentiometric stripping analysis. Food Control, v. 14, p. 55-59, 2003.

OLIVEIRA, Renata de Souza et al. Adsorção de contaminantes de biodiesel sobre fibras de bagaço modificadas em sua superfície. 2017.

PICCIN, Jeferson Steffanello et al. Purificação de biodiesel por adsorventes: uma revisão. VETOR-Revista de Ciências Exatas e Engenharias, v. 25, n. 2, p. 68-75, 2015.

QUEIROZ, Leandro Santos. Utilização de carvão ativado produzido a partir do resíduo do processamento do Açaí para remoção de Ferro (III) em água. 2016.

RESOLUÇÃO N°45, Diário Oficial da União, 2014, 25/08/2014.

SANTOS, Flavia D. et al. Glycerol sorbent selection and optimized conditions for ethyl biodiesel purification by response surface methodology. International Journal of Engineering Research & Science (IJOER), v. 2, ed. 11, p. 34-42, 2016.

SQUISSATO, André L. et al. Eucalyptus pulp as an adsorbent for biodiesel purification. Cellulose, v. 22, p. 1263-1274, 2015.