Realizado em Maceió/AL, de 28 a 30 de Agosto de 2013.
ISBN: 978-85-85905-04-0
TÍTULO: ESTUDO DA TEMPERATURA DE CONGELAMENTO DE AMOSTRAS SIMULADAS DE BIODIESEL ATRAVÉS DA CALORIMETRIA DIFERENCIAL EXPLORATÓRIA
AUTORES: Anselmini, K. (UPF) ; Zoch, A.N. (UPF) ; Garda, D. (UPF) ; Machado, C.C.B. (UPF)
RESUMO: O processo de transesterificação converte o óleo vegetal em biodiesel e glicerina.
Quando o biodiesel contém altas quantidades de glicerina, ocorre a formação de
cristais parafínicos em baixas temperaturas que impedem o fluxo de combustíveis no
motor. Assim, este trabalho objetivou investigar o comportamento de amostras de
biodiesel contaminadas com glicerina e cloreto de sódio, em temperaturas
subambientes, utilizando a Calorimetria Diferencial Exploratória. Como resultado,
observou-se que quanto maior a porcentagem de glicerina no biodiesel, maior a
temperatura de congelamento da amostra. E para o cloreto de sódio a relação foi
inversa, quanto maior concentração de NaCl, menor a temperatura de congelamento do
biodiesel simulado.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; DSC; Glicerina
INTRODUÇÃO: O biodiesel é obtido através do processo de transesterificação, onde os
triglicerídeos (do óleo vegetal) são convertidos à monoésteres alquílicos
(biodiesel). O subproduto é a glicerina, que, estando presente em grandes
quantidades no biodiesel, podem impedir o fluxo livre de combustíveis no motor,
diminuindo a qualidade do produto final. A purificação do biodiesel emprega a
lavagem com água ou com HCl(aq) 0,5% (v/v). Quando o catalisador utilizado é
básico, a lavagem com água acidificada neutraliza o catalisador. Depois da
purificação do biodiesel, pequenas concentrações de íons sódio ou NaCl podem ser
encontradas no produto final. O DSC é uma técnica calorimétrica no qual são
medidas as diferenças de energia (entalpia) que ocorrem em uma amostra e um
material de referência, enquanto ambos são submetidos a uma variação controlada
de temperatura, sob condições isotérmicas. Alguns estudos correlacionam às
propriedades do biodiesel a baixa temperatura com dados retirados da curva de
Calorimetria Exploratória Diferencial – DSC, obtida durante o resfriamento da
amostra. A medida do índice de refração é um método extremamente útil de
controle de matérias-primas; ele permite uma análise rápida e precisa de seu
comportamento em uma determinada formulação. A mudança no índice de refração
pode indicar alterações no produto. Este projeto utilizou o equipamento de
Calorimetria Diferencial Exploratória para analisar a qualidade do biodiesel. O
objetivo foi avaliar a interferência da concentração de glicerina e NaCl na
temperatura de congelamento do biodiesel. O índice de refração das amostras
também foi avaliado.
MATERIAL E MÉTODOS: As análises foram realizadas nos laboratórios de Química do Instituto de
Ciências Exatas e Geociências (ICEG) – UPF. As amostras de biodiesel metílico de
soja foram obtidas com a indústria BSBios. Amostras de biodiesel foram simuladas
em laboratório. A porcentagem da glicerina nas amostras permaneceu entre 0,15 e
0,50% em massa, com diferença de concentração de 0,05% entre elas. Foi avaliada
a interferência do NaCl no biodiesel, onde amostras também foram simuladas com
concentrações que variam de 0,05g a 0,35g de NaCl para 5 mL de biodiesel,
aumentando 0,05g de NaCl em cada amostra. Para a análise das amostras simuladas
de biodiesel foi utilizado o equipamento de DSC Shimadzu®, modelo DSC 60,
utilizando o banho de nitrogênio líquido, que possibilita medições à baixas
temperaturas. O fluxo de gás N2(g) foi regulado no controlador de fluxo de gás
para 50 mL por minuto. Utilizou-se o software [TA-60WS Acquisition: Status] para
que fossem ajustados os parâmetros de funcionamento desejados, como temperatura
do final da análise e taxa de resfriamento. As análises foram realizadas à taxa
de resfriamento de -10°C/min com resfriamento da amostra até -100ºC. O material
de referência utilizado foi a α-alumina. Foi utilizado nitrogênio líquido, para
que a análise ocorresse em temperaturas subambientes. Depois que a análise
terminou o arquivo com os dados foi salvo. Além disso, foi avaliado o índice de
refração, pois este pode indicar a presença de interferentes nas amostras de
biodiesel. Utilizando um refratômetro tipo Abbe, foram realizadas as leituras de
índice de refração das amostras simuladas de glicerina e NaCl, utilizando uma
lâmpada de sódio à temperatura ambiente (20ºC).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Amostras simuladas de glicerina – A partir dos resultados, pode-se inferir que o
ponto de congelamento das amostras aumentaram a medida que a porcentagem em
massa de glicerina no biodiesel aumentou, isto faria com que a glicerina
cristalizasse nos filtros e no motor mais facilmente. Amostras simuladas de
NaCl(aq) – Na purificação ocorre remoção de impurezas, tais como materiais
polares, resíduos de catalisadores e outros. Quando o catalisador utilizado é
básico, a lavagem com água acidificada neutraliza o catalisador. A purificação
do biodiesel emprega a lavagem com água ou HCl(aq) 0,5% (v/v). Depois da
purificação do biodiesel, pequenas concentrações de NaCl podem ser encontradas
no produto final, por isto foi avaliada a interferência deste contaminante.
Observando-se os dados, se verificou que com o aumento da concentração de NaCl
na amostra, ocorreu uma diminuição da temperatura de congelamento das mesmas.
Isso indica que quanto maior a massa de NaCl na amostra de biodiesel simulado,
menor a temperatura de congelamento da amostra de biodiesel. Em ambos os tipos
de contaminação pode-se verificar que o DSC apresentou variação em relação ao
valor da referência, entretanto, não existiu uma linearidade na resposta em
relação às diferentes concentrações nas contaminações. Índice de Refração – Os
resultados de índice de refração não demonstraram alterações significativas em
relação às mudanças de concentração das amostras. Pode-se inferir que o índice
de refração não seria uma análise segura para demonstrar a contaminação do
biodiesel com NaCl e glicerina.
Gráfico da temperatura de congelamento de amostras de biodiesel contam
Gráfico da temperatura de congelamento de amostras
de biodiesel contaminadas com NaCl, mostrando a não
linearidade nos dados obtidos.
Gráfico da temperatura de congelamento das amostras de biodiesel conta
Gráfico da temperatura de congelamento das amostras
simuladas de biodiesel contaminadas com glicerina,
indicando não linearidade nos pontos.
CONCLUSÕES: Os resultados apresentados apontam que a calorimetria diferencial exploratória
detectou as mudanças na composição do biodiesel. Porém, não existiu uma
linearidade na resposta em relação às diferentes concentrações nas contaminações
de NaCl e glicerina. O índice de refração não demonstrou alteração nos resultados
em razão da mudança de composição, com a adição de glicerina e NaCl. Conclui-se
que este não seria uma análise segura para demonstrar contaminações no biodiesel.
AGRADECIMENTOS: Agradeço à professora Dr. Alana Neto Zoch, pelas orientações e conselhos. À minha
família, pelo apoio e carinho demostrado durante este trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BRASIL. Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis.Resolução ANP nº 14, de 11 de maio de 2012 - DOU 18/05/2012. Estabelece a especificação do biodiesel contida no Regulamento Técnico ANP nº 4/2012 e as obrigações quanto ao controle da qualidade a serem atendidas pelos diversos agentes econômicos que comercializam o produto em todo o território brasileiro. 2012. LÔBO, I. P.; FERREIRA, S. L. C. Biodiesel: Parâmetros de Qualidade e Métodos Analíticos. Química Nova. v. 32. n. 6. p. 1596-1608. 2009. FERRARI, R. A.; OLIVEIRA, V. S.; SCABIO, A. Biodiesel de soja - Taxa de conversão em ésteres etílicos, caracterização físico-química e consumo em gerador de energia. Química Nova. V. 28. n. 1. 2005.