Obtenção de biodieseis metílicos por transesterificação de óleos e gorduras comerciais utilizando gliceróxido de sódio como catalisador.

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Química Tecnológica

Autores

Santos, S.J. (ULBRA) ; Azevedo, J. (ULBRA) ; dos Santos, L.W. (ULBRA) ; dos Santos, V.O.B. (ULBRA) ; Espindola, G.C. (UFRGS) ; Fontoura, L.A.M. (ULBRA)

Resumo

O biodiesel é uma mistura de ésteres graxos obtido geralmente por transesterificação de óleos ou gorduras com MeOH. A reação apresenta problemas cinéticos e termodinâmicos, o primeiro resolvido com catálise, o segundo, com excesso de álcool. O catalisador mais utilizado industrialmente é o MeONa que além do alto custo é altamente pirofórico. Neste trabalho, gliceróxido de sódio foi utilizado como catalisador na transesterificação metílica de diversas matérias graxas. As reações foram conduzidas em uma temperatura de 65 ºC durante 60 min com uma razão molar MeOH/TG de 12:1 e um percentual em massa de 2 % de catalisador. Os biodieseis foram caracterizados por suas purezas e composições. As composições ficaram próximas das citadas na literatura, purezas acima de 98,7 % foram observadas.

Palavras chaves

BIODIESEL; GLICERÓXIDOS; TRANSESTERIFICAÇÃO

Introdução

O biodiesel é uma mistura de ésteres graxos, empregado como substituinte total ou parcial em motores do ciclo diesel. O biodiesel é um produto renovável derivado de biomassa e seu emprego colabora para diminuir problemas ambientais como o efeito estufa, a chuva ácida e a emissão de materiais particulados para a atmosfera. O biodiesel pode ser obtido, geralmente, por esterificação de ácidos graxos e transesterificação de óleos ou gorduras com um álcool de cadeia curta.1 Metanol é o álcool mais utilizado por seu baixo custo. No Brasil, existem diversos tipos de cultivo de oleaginosas e é um dos maiores produtores de gado. Por esta razão, óleo de soja e sebo bovino são as principais fontes graxas na produção de biodiesel no país. A reação é lenta e com isso é necessário o emprego de um catalisador. Industrialmente, utiliza-se catálise homogênea com metóxido de sódio, um catalisador alcalino, transportado em solução 30 % em metanol, o que dificulta o transporte e trás riscos a saúde por ter o metanol como solvente. Em trabalho anterior2 descrevemos a otimização da reação de obtenção do biodiesel metílico de óleo de soja utilizando gliceróxido de sódio como catalisador. Neste trabalho, foram utilizados os parâmetros de reação, já otimizados, para uma maior escala, estendendo-se também a oito outras matérias primas, canola, girassol, coco, palmiste, babaçu, palma, sebo e banha. As reações foram conduzidas com uma razão molar MeOH/TG de 12:1, na presença de 2 % em massa de catalisador. A mistura foi mantida em agitação a 65 ºC durante 60 min. Os biodieseis foram caracterizados por suas composições e purezas.

Material e métodos

Obtenção gliceróxido de sódio: Em béquer de 2 L, 40 g (1,0 mol) de NaOH (Dinâmica) foram dissolvidos em 1 L de etanol (Êxodo) em temperatura ambiente com agitação magnética. Após completa solubilização, foram adicionados 138 g (1,5 mol) de glicerol (Vetec). Depois de alguns instantes, a formação de um farto precipitado branco foi observada. A mistura permaneceu em agitação por 10 min. O sólido obtido foi separado por filtração a pressão reduzida, e lavado com etanol gelado (3 x 15 mL). O produto, por fim, foi armazenado no dessecador à pressão reduzida. Transesterificação: Em um reator de 1,5 L com agitação mecânica e camisa de aquecimento, foram introduzidos 500 g de óleo ou gordura previamente aquecidos a 65 ºC. Sobre o triglicerídeo, foram adicionados 10 g de gliceróxido de sódio já dissolvidos em 285 mL de metanol. A mistura reacional, foi mantida na temperatura de 65°C com agitação mecânica em 700 rpm por 60 min. A seguir, a mistura foi levada ao rotavapor para a eliminação do excesso de metanol. A mistura bifásica foi transferida para um funil de separação. O glicerol, fase inferior, foi separado. A seguir o biodiesel foi lavado com água destilada a quente (3 X 200 mL). Por fim, o biodiesel foi transferido para um béquer de 1000 mL e seco em chapa de aquecimento com agitação. A pureza e a composição foram determinadas por GC- FID com padronização interna e normalização de áreas respectivamente.3

Resultado e discussão

O catalisador foi obtido de forma simples em uma reação ácido-base, em condições brandas. Nas condições de transesterificação empregadas, ao final da reação, a glicerina é facilmente separada. Após secagem, os biodieseis apresentaram-se com aspecto límpido e isento de impurezas. Em todos os casos, foram observadas purezas superiores a 98,7 %, ficando dentro do limite da especificação da ANP que é de 96,5 %. As composições encontradas ficaram de acordo com a literatura. As gorduras de coco, palmiste e babaçu apresentaram composições ricas em ácidos graxos de 6 a 14 carbonos, as demais matérias primas com ácidos graxos de 16 a 18 carbonos. A presença de cadeias curtas, como no caso das gorduras de palmáceas, pode ser estudada para uma alternativa renovável de uma fração inferior ao diesel, por exemplo, a querosene de aviação. As demais matérias primas atendem aos requisitos da fração do diesel, permitindo que haja o emprego de outras oleaginosas conforme sejam disponíveis na região de cultivo.

Conclusões

Biodieseis de óleos de soja, canola, girassol e gorduras de coco, palmiste, babaçu, palma, sebo e banha foram obtidos por transesterificação metílica utilizando gliceróxido de sódio como catalisador. O catalisador foi preparado de forma simples e eficaz, propondo um destino de alto valor agregado para o coproduto da reação de produção do biodiesel, o glicerol. Em todos os casos foram observadas purezas superiores a 98,7 %.

Agradecimentos

CEPPED

Referências

1. Suarez, P. A. Z.; Meneghetti, S. M. P.; Quim. Nova, 2007, 30, 2068.
2. http://www.abq.org.br/cbq/2017/trabalhos/9/11973-25218.html acessado em agosto de 2018.
3. EN14103:2003; Fatty acid methyl esters (FAME) – Determination of ester and linolenic acid methyl ester contents. European Committee for Standardization: Brussels, 2003.