ÁREA: Ambiental
TÍTULO: AVALIAÇÃO DE DIFERENTES CONDIÇÕES OPERACIONAIS FAVORÁVEIS AO PROCESSO DE PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL DE GIRASSOL
AUTORES: Gabriel, R. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Santos, B.P.T. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Machado, A.B. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Carvalho, S.H.V. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS) ; Soletti, J.I. (UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALAGOAS)
RESUMO: Os biocombustíveis aparecem no cenário energético como um possível substituto aos
combustíveis derivados de petróleo, em razão dos altos níveis de poluição ao meio
ambiente e as perspectivas do esgotamento desse combustível. O biodiesel é
produzido por transesterificação obtendo biodiesel e glicerina além de
contaminantes contidos nas duas fases que devem ser eliminados, a fase que contém
os ésteres deve então ser purificada sendo esse um processo muitas vezes demorado
e caro. Este trabalho tem por objetivo analisar condições que favoreçam a
purificação do biodiesel de girassol, adotando como parâmetro o tempo de separação
de fases e como variáveis a concentração de água/biodiesel de 10 %, 15 % e 20 %;
pH da água de 4 e 7 e a temperatura de agitação do sistema de 45 ºC e 60 °C.
PALAVRAS CHAVES: biodiesel; girassol; purificação
INTRODUÇÃO: A busca por novas fontes de energia está se tornando cada vez maior, devido aos
altos níveis de poluição ambiental e as perspectivas do esgotamento de óleo de
petróleo, (JIANG et al.,2011). Este combustível pode ser substituído por um
combustível biodegradável de baixo custo e não tóxico (GOMES et al.,2010). O
biodiesel é produzido segundo a reação (transesterificação) de óleos e gorduras,
e metanol ou etanol na presença de um catalisador (SUAREZ et al., 2009). Após a
reação são formadas duas fases, uma contendo glicerol e outra contendo os
ésteres etílicos mais os possíveis contaminantes (água, álcool residual etc.)
que podem estar presente nas duas fases. No final da reação a fase mais densa, o
glicerol, deve ser eliminada (LOBO et al.,2009). Após a separação de fases o
biodiesel deve ser purificado, que normalmente é feita mediante neutralização
com lavagens de água sucessivas para remover seus possíveis contaminantes. A
necessidade de purificar o biodiesel surgiu, pois apesar da maior parte da
glicerina ser removida por decantação, os resíduos da mesma ainda permanecem na
fase mais leve que contêm os ésteres. Estas etapas muitas vezes consomem mais
tempo de processo do que a reação propriamente dita, o investimento necessário e
os custos operacionais são elevados. Entretanto, estas etapas são indispensáveis
para alcançar as especificações mínimas de qualidade do biodiesel exigidas pela
Agencia nacional do petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (GOMES et
al.,2010).Este trabalho investiga um processo ótimo de purificação do biodiesel
de girassol, adotando como variáveis de estudo a relação água/biodiesel de
girassol (p/p) foram 10 %, 15 % e 20 % e o pH da água de lavagem de 4 e 7,
submetidas à diferentes temperaturas de agitação do sistema de 45 ºC e 60 °C.
MATERIAL E MÉTODOS: Para a produção do biodiesel de girassol os reagentes utilizados foram álcool
etílico absoluto P.A., hidróxido de sódio P.A. e óleo de Girassol. A reação foi
realizada sob as seguintes condições: razão molar óleo/álcool de 1:10,
quantidade de catalisador de 0,5 % referente a massa de óleo, tempo de reação
de 30 minutos e temperatura de 70 °C. A reação de transesterificação acorreu em
uma unidade piloto composta por um reator, um agitador mecânico e por um banho
termostático (Modelo TE – 184, TECNAL) no Laboratório de Sistemas de Separação e
Otimização de Processos (LASSOP) situada na Universidade Federal de Alagoas.
Após a reação as duas fases formadas, biodiesel e glicerina, foram separadas.
Nos experimentos de purificação do biodiesel foram realizadas análises com a
temperatura do sistema a 45 ºC e 60 °C, com a razão massa de água/óleo de 10 %,
15 % e 20 %. Também foi avaliado o pH do sistema nos valores de 4, adotando como
fator resposta o tempo necessário para que ocorresse a total separação entre a
água e biodiesel, foram realizadas sucessivas lavagens até a neutralidade do
biodiesel em estudo. As concentrações foram determinadas, em balança analítica,
para uma massa fixada previamente em 50 g para todos os testes e variou-se a
massa de água segundo as concentrações pré-estabelecidas. Posteriormente,
seguiu-se para purificação com emprego da água neutra e acidificada. Cada béquer
então foi aquecido nas temperaturas de estudo e agitou-se durante dois minutos.
Após esse tempo, 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
procedendo com a purificação até que o biodiesel alcançasse pH 7, verificando
em cada etapa o declínio do pH da água de lavagem do biodiesel.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados foram obtidos segundo condições de temperatura, concentração e pH
pré-determinadas aplicados no processo de purificação do biodiesel de Girassol.
A Figura 1 mostra as características de cada processo de purificação estudado
conforme os efeitos das temperaturas de 30 ºC, 45 ºC e 60 °C, concentração em
percentagem mássica de água em relação ao biodiesel de 10 % e 20 % e pH da água
utilizada de 4 e 7. Para os testes em questão foram descartados os pH´s básico
uma vez que o biodiesel foi produzido por transesterificação básica obtendo-se
um biodiesel básico, que iria favorecer a saponificação do sistema.Conforme a
Tabela 1 mostra o pH final de algumas purificações não foram satisfatórios uma
vez que não pode-se obter pH neutro, essa particularidade pode ser justicada
pelo excesso de água onde o ponto em questão pode ter caído sobre o ponto de
inflexão, região essa na qual uma pequena quantidade de agua adicionada pode
modificar o pH bruscamente. Observa-se ainda que o número de lavagens foi
favorecido pelo uso do pH mais acido. Os tempos totais foram plotados em
gráficos para melhor análise das purificações do biodiesel de Girassol.A análise
da Figura 2 indica que o processo de purificação em geral é favorecido pelo
aumento da temperatura, uma vez que para uma mesma concentração e a um mesmo pH
o tempo de separação total é inversamente proporcional á temperatura.
Comparando-se as partes a) e b) desta mesma figura vemos que o pH também
influenciou na velocidade de separação, pois mantendo-se as mesmas temperaturas
e concentrações o aumento do pH de 4 para 7 o tempo de separação total aumentou
em todas as purificações, sendo este portanto diretamente proporcional a este
tempo.
Figura 1
Resultados dos testes realizados envolvendo as
variáveis de estudos: pH, concentração e
temperatura.
Figura 2
Gráficos em função da temperatura e tempo de
separação total a) com pH 4 e b) com pH 7.
CONCLUSÕES: Através do presente trabalho foi possível estudar as condições favoráveis ao
processo de purificação do biodiesel de Girassol. Durante a avaliação das
variáveis em estudo determinou-se menores tempos de separação das fases sob
condições de concentração, temperatura e pH diferenciados, onde evidenciou-se por
meio dos experimentos que estas variáveis atuam sim de forma a proporcionar
melhores resultados durante o processo de purificação de biodiesel. As melhores
condições de estudo se deram em temperaturas de 60 °C, pH acido e concentração de
10 e 15 % em massa de água no biodiesel.
AGRADECIMENTOS: Agradeço a Universidade Federal de Alagoas pela infraestrutura disponibilizada e
apoio.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GOMES, M. C. S.; ARROYO, P. A.; PEREIRA, N. C. 2011. Biodiesel production from degummed soybean oil and glycerol removal using ceramic membrane. Journal of Menbrane Science, 378: 453-461.
GOMES, M. C. S.; PEREIRA, N. C.; BARROS, S. T. D.. 2010. Separation of biodiesel and glycerol using ceramic membranes. Journal of Membrane Science, 352: 271-276.
IANG, DA-Y.; BAI, Y.; GUO, HE-J. 2011. Exhaust emissions and combustion performances of athylene glycol monomethyl ather palm oil monoester as a novel biodiesel. African Journal of Biotechnology, 10:16300-16313.
LOBO, P. I.; FERREIRA, S. L. C.; CRUZ, R. S. 2009. Biodiesel: parâmetros de qualidade e métodos analíticos. Quim. Nova, 32:1596-1608.
SUAREZ, P.A.Z.; SANTOS, A. L. F.; RODRIGUES, J. P.; ALVES, M. B. 2009. Biocombustiveis a partir de óleos e gorduras: desafios tecnológicos para viabiliza-los.
Quim. Nova, 32:768-775.
