ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: ESTUDO DO EFEITO DE DIFERENTES CONDIÇÕES OPERACIONAIS NO PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL DE SOJA
AUTORES: Vieira, W.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Lima, A.K.S. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Henrique, D.C. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Machado, A.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Soletti, J.I. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Carvalho, S.H.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS)
RESUMO: Os combustíveis fósseis estão se esgotando dia após dia, por isso o biodiesel
aparece como uma fonte alternativa. A maior parte do biodiesel atualmente
produzido no mundo deriva do óleo de soja. O objetivo deste trabalho foi estudar
os efeitos de diferentes condições no processo de purificação do biodiesel de
Soja, com variáveis definidas para pH de (4 e 7), concentração da água adicionada
no sistema (10% e 20%) e temperatura de agitação do sistema 30 °C, 45 °C e 60 °C,
visando otimizar o tempo de separação da mistura e a quantidade de lavagens no
processo.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Transesterificação; Purificação
INTRODUÇÃO: Os combustíveis fósseis estão se esgotando dia após dia, por isso há uma
necessidade cada vez maior de recorrer a fontes alternativas de energia. Os
óleos vegetais aparecem como uma alternativa em substituição do óleo diesel(VAN
GERPEN et al, 2005).
A National Biodiesel Board dos Estados Unidos da América define biodiesel como
derivado mono-alquil éster de ácidos graxos com cadeia longa, proveniente de
fontes renováveis (FERRARIet al, 2005). As matérias primas para a produção de
biodiesel podem ser óleos ou gorduras vegetais,gorduras animais, óleos e
gorduras residuais. A maior parte do biodiesel produzido hoje no mundo deriva do
óleo de soja (ADÃO et al, 2005).
O biodiesel é obtido através da transesterificação ou alcoólise, reação
reversível, dos triacilglicerídeos de óleos e gorduras de origem vegetal ou
animal com um mono-álcool de cadeia curta,tipicamente metanol ou etanol, na
presença de um catalisador, produzindo ésteres e glicerol. Este processo evita a
alta viscosidade do triacilglicerídeos (RINALDI, et al, 2007).
A purificação do biodiesel empregando-se a lavagem com água apresenta muitas
desvantagens, entretanto, é o método mais utilizado pelas indústrias devido à
carência de alternativas viáveis. No processo são utilizadas grandes quantidades
de água, havendo possibilidade de formação de emulsões estáveis (COSTA et al,
2000). Dentro deste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar de forma
sistemática o efeito de diferentes condições operacionais no processo de
purificação do biodiesel do óleo de soja, onde foram realizados experimentos
avaliando a influência de variáveis como pH ácido (4,0) e neutro (7,0),
concentração mássica água/biodiesel de 10%, 15% e 20% e temperaturas de 30 °C 45
°C e 60°C no processo de purificação.
MATERIAL E MÉTODOS: O biodiesel de soja utilizado neste trabalho foi produzido via
transesterificação. Os reagentes utilizados foram hidróxido de sódio P.A,
álcool etílico P.A, sulfato de magnésio, óleo de soja Soya. A unidade piloto
utilizada na produção do biodiesel é composta por: reator encamisado, agitador
mecânico e banho termostático.
Após a reação de transesterificação, o biodiesel foi separado da fase rica em
glicerina e purificado, eliminando glicerina, óleo não reagido, catalisador e
água contida no biodiesel.
Foram estudados os efeitos que a temperatura, o pH e a percentagem da água
utilizada na lavagem do biodiesel exercem na velocidade de separação das fases
durante a purificação do biodiesel etílico de soja.
O estudo da concentração mássica é importante no processo industrial, uma vez
que a lavagem do biodiesel representa um custo adicional devido à grande
quantidade de água utilizada. Foram estudadas as percentagens mássicas
água/biodiesel de 10%, 15% e 20%. A massa de biodiesel foi determinada, em
balança analítica, para uma massa fixa de 50 g e a massa de água variou de
acordo com as concentrações pré-definidas. Para cada concentração a água que foi
adicionada ao biodiesel tinha pH 4 ou 7. Cada béquer foi aquecido nas
temperaturas estabelecidas de 30 °C, 45 °C e 60 °C. Para o controle da
temperatura, utilizou-se um termômetro digital. Após atingir a temperatura,a
água foi misturada ao biodiesel e agitou-se o sistema durante dois minutos. Após
a agitação, a mistura foi transferida para o funil de separação e acionou-se o
cronômetro até que houvesse a separação de fases entre água e biodiesel. A cada
lavagem o pH da água do sistema foi medido até que o mesmo atingisse o valor
próximo da neutralidade, pH igual a 7.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Foram analisados os efeitos das temperaturas de 30 °C, 45°C e60°C, concentração
em percentagem mássica de água em relação ao biodiesel de 10% e 20% e pH da água
utilizada de 4 e 7. Utilizou o biodiesel proveniente de uma reação de
transesterificação sem efetuar as purificações necessárias para eliminar os
traços de impureza, simulando assim um sistema que acontece na prática durante o
processo de purificação e sem passar no rotaevaporador para eliminar o álcool,
este foi retirado durante as lavagens no processo de purificação do biodiesel.
Os resultados para os tempos de separação obtidos no processo de purificação
estão expressos nas Figuras 1 e 2.
Na Figura 1 foi feita a purificação do biodiesel de soja na concentração mássica
de 10% com a água nos pHs 4 e 7. Observou-se que aumentando o pH houve uma
redução significativa no número de lavagens, diminuindo o tempo total de
separação, mas com o aumento da temperatura, o sistema teve um melhor
comportamento em termos de velocidade de separação para o pH 4.
Para a Figura 2, a purificação foi realizada numa concentração mássica de 20%
para os pH 4 e 7. Com o aumento da concentração de água no sistema, aumentou a
velocidade de separação. Outro fator que favoreceu a diminuição do tempo de
separação foi a redução do pH que diminuiu o número de lavagens realizadas. O
sistema bifásico sob altas temperaturas favoreceu uma maior atividade cinética
das moléculas, aumentando a velocidade separação e consequentemente diminuindo o
tempo total para separar as fases, pois na temperatura de 30° C para os pHs de 4
e 7 havia reação de saponificação.
Figura 1 - Tempo total de separação para concentração mássica de 10%
Tempo de separação total gasto na separação de fases
da purificação realizada com 10% de água de lavagem
Figura 2 – Tempo total de separação para concentração mássica de 20%
Tempo de separação total gasto na separação de fases
da purificação realizada com 20% de água de lavagem
CONCLUSÕES: Das variáveis estudadas pode-se perceber que temperaturas mais elevadas diminuem
o tempo de separação de fases devido ao aumento da energia cinética entre as
moléculas. Verificou-se ainda que valores de pHs mais elevados proporcionaram a
formação de sabão formando uma emulsão durante a agitação, para a temperatura de
30 °C, o que diminui a velocidade de separação das fases. Em termos de
concentração, que variou de 10% para 20%, a maior percentagem mássica de
água/biodiesel (20%) diminuiu o tempo de separação, nas temperaturas de 30 °C e 45
°C, para os pHs de 4 e 7.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ADÃO, D. C.; TAROZO, R.; VECCHI, C. C. C.; PINTO, J. P.; FRACCIONE, M.; GUEDES, C. L. B. 2005. Avaliação da Degradação Ambiental do Biodiesel (B100) do Óleo de soja através de processos oxidativos. In: II Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel, 2005. Varginha/MG.
COSTA, N.; P. R.; ROSSI, L. F. S.; ZAGONEL G. F.; RAMOS, L. P.; Utilização de argilas para purificação de biodiesel, ;Quim. Nova 2000, 23, 531.
FERRARI, R.A.; OLIVERIA, V.S.; SCABIO, O. A. 2005. Biodiesel de soja – Taxa de conversão em ésteres etílicos, caracterização físico-química e consumo em gerador de energia. Química Nova, p.19-23.
RINALDI, R.; GARCIA, C.; MARCINIUK, L. L.; ROSSI, A. V.; SCHUCHARTD, U. 2007. Síntese de Biodiesel: Uma Proposta Contextualizada de Experimento para Laboratório, Instituto de Química de Química Geral, Quím. Nova vol.30, São Paulo Sept./Oct.
VAN GERPEN, J. 2005. Processing and Production. Fuel Processing Technology - A review on biodiesel production, combustion, emissions and performance; 86:1097–107.
