ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: Reação de Etanólise de Óleo de Soja Catalisada por Resina de Troca Iônica
AUTORES: Oliveira, H.M.T. (UFAL) ; Altino, F.M.R.S. (UFAL) ; Barros, A.P.S. (UFAL) ; Meneghetti, M.R. (UFAL) ; Meneghetti, S.M.P. (UFAL)
RESUMO: O biodiesel (derivado de óleos vegetais e/ou gordura animal) tem-se apresentado
como uma boa alternativa energética. Novas tecnologias estão sendo criadas para o
aperfeiçoamento dessa síntese, destacando a catálise heterogênea. Foram avaliados
os seguintes polímeros como catalisadores heterogêneos: Dowex DR-2030, Amberlyst
15, Lewatit GF 101 e a Lewatit Monoplus SP 112. As reações foram conduzidas em um
reator de batelada (aço inox), utilizando como reagentes o etanol e o óleo de soja
comercial, avaliando diversos tempos reacionais. A maior conversão em biodiesel
foi obtida com a resina de troca iônica Dowex DR-2030, sendo 26% o rendimento no
tempo reacional de 12 horas.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Etanólise; Resina de troca iônica
INTRODUÇÃO: Industrialmente, o biodiesel ainda é em grande parte produzido por
catálise alcalina em meio homogêneo, utilizando alcóxidos metálicos como
catalisadores e variando-se o tipo de óleo vegetal, de acordo coma região.
Quando bases como o NaOH ou KOH são utilizadas na alcoólise, o íon alcóxido é
produzido in situ para então promover o ataque nucleofílico à carbonila do
acilglicerol (Schuchardt, 1998). Embora este processo proporcione altos
rendimentos em monoésteres alquílicos, sob condições ideais de reação, as etapas
subsequentes de purificação são bastante onerosas em função dos monoésteres e,
principalmente, da glicerina obtida como coproduto no processo, apresentarem
contaminação com sais, acilglicerois, sabões, entre outros. Tal fato exige a
realização de várias operações unitárias de purificação, que aumentam o
investimento de capital e, portanto, encarecem o processo (Cordeiro, 2011). Em
consequência, os catalisadores heterogêneos têm despertado grande interesse nos
setores produtivos e acadêmico-cientifíco apresentando uma série de vantagens em
relação aos catalisadores homogêneos (VICENTE, 2004).
O álcool mais utilizado nas reações de transesterifição é o metanol,
proveniente do petróleo devido às facilidades cinéticas que a reação favorece
(Lima, 2007). Contudo, o Brasil é um dos maiores produtores de álcool etílico e
este é um fator que estimula estudos de seu uso em substituição ao metanol por
ser renovável e muito menos tóxico.
Neste trabalho foram utilizadas as resinas de troca iônica Amberlyst 15,
Dowex DR-2030, Lewatit GF 101 e a Lewatit Mono Plus SP 112, como catalisadores
heterogêneos na produção de biodiesel. As reações de transesterificação foram
realizadas em reator de aço inox, utilizando como reagente o etanol e o óleo de
soja.
MATERIAL E MÉTODOS: Nas reações de transesterificação foram avaliadas quatro tipos de matrizes
poliméricas comerciais: Dowex DR 2030, Amberlyst 15, Lewatit Mono Plus SP 112 e
Lewatit GF 101, sendo as três primeiras adquirida da Sigma Aldrich e a quarta
doada pela LANXESS AG. Os reagentes utilizados foram óleos de soja comercial
(Soya) e álcool etílico previamente seco com sulfato de alumínio. As reações de
transesterificação foram realizadas em um reator de batelada reator de aço inox.
Foram avaliados os seguintes parâmetros reacionais: tempo reacional e tipo de
resina.
O aparelho cromatógrafo 3400 CX da Varian, com coluna cromatográfica capilar,
fase polar de polietileno glicol, foi utilizado para determinar as porcentagens
de triglicerídeos convertido em mono alquil ésteres (biodiesel).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Foram avaliadas as atividades catalíticas das resinas de troca iônica nas
reações de transesterificação para a produção de biodiesel, tendo como reagentes
o óleo de soja comercial (Soya) e o etanol P.A. previamente seco com sulfato de
magnésio. Utilizaram-se as seguintes resinas: Amberlyst 15, Dowex DR-2030,
Lewatit Monoplus SP 112 e Lewatit GF 101.
Na Tabela 1, encontram-se algumas características das resinas utilizadas, estas
informações foram fornecidas pelos fabricantes das mesmas.
A Figura 1 apresenta os resultados obtidos com a alcoólise de triglicerídeos
derivados de óleo de soja. As reações foram conduzidas no reator de batelada de
aço inox sobre agitação magnética, as condições reacionais: temperatura de 800C,
20% do teor da resina em comparação a massa do óleo e com razão molar
óleo/etanol 1:20. Avaliaram-se os seguintes tempos reacionais: 2, 4, 6 e 12
horas.
Dentre as quatro polímeros avaliados nas reações de transesterificação
de triglicerídeos de soja, o destaque foi a resina Dowex DR-2030. Em todos os
experimentos realizados, ela manteve uma conversão em biodiesel superior às
demais resinas. O tempo reacional foi um parâmetro importante na atividade
catalítica, sendo o rendimento de 4, 10 e 26% nos respectivos tempos 2, 4 e 12
horas.
As resinas Lewatit GF 101 e Lewatit Mono Plus SP 112, produzidas pela
LANXESS AG, apresentaram os menores rendimentos em biodiesel, independentemente
do tempo de reação. Com o aumento do tempo reacional, para a resina amberlyst
15, aumentou-se o rendimento em biodiesel, como previsto, o maior rendimento em
biodiesel foi de 7,5% para 12 horas de reação.
Tabela 1
Características das resinas catiônicas utilizadas
como catalisadores.
Figura 1
Rendimento em biodiesel em função do tempo.
CONCLUSÕES: Nas condições reacionais estudadas foi possível a obtenção de biodiesel pela
reação de transesterificação utilizando etanol e óleo de soja, mostrando que as
resinas de troca catiônica podem ser utilizadas como catalisadores em reações de
transesterificação. Destacando a resina Dowex DR-2030 que teve melhor atividade
catalítica.
Esses polímeros mostram ser compostos promissores na síntese de
biodiesel, porém muitos parâmetros precisam ser avaliados para alcançarmos
resultados mais satisfatórios.
AGRADECIMENTOS: MCTI, RBTB, CNPQ, CAPES, FINEP
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CORDEIRO, C.S.; SILVA, F.R.; WYPYCH, F.; RAMOS, L.P.; Quím. Nova, vol 34 , No. 3, 2011.
J.R.O. LIMA, R.B. SILVA, C.C.M. SILVA, L. S.S. SANTOS, J. R. SANTOS JR., E.M.M.; C.V.R. MOURA.; Quím. Nova, Vol. 30, No. 3, p.600, 2007.
SCHUCHARDT, U.; SERCHELI, R.; VARGAS, R. M.; J. Braz. Chem. Soc. 9, 199, 1998.
VICENTE, G.; MARTINEZ, M.; ARACIL, J.; Bioresour. Technol. 92, 297, 2004.
