ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: Estudo Comparativo entre a Etanólise e a Metanólise do Óleo de Soja catalisada pela Resina de troca iônica Dowex Dr 2030
AUTORES: Cabral, L.C. (UFAL) ; Andrade, B.K.S.A. (UFAL) ; Medeiros, V.D.V. (UFAL) ; Altino, F.M.R.S. (UFAL) ; Oliveira, H.M.T. (UFAL) ; Meneghetti, M.R. (UFAL) ; Meneghetti, S.M.P. (UFAL)
RESUMO: Neste trabalho, estudou-se a eficiência da etanólise de óleo de soja, comparada à
metanólise, em reações de transesterificação, catalisadas pela resina de troca
iônica Dowex Dr 2030, em uma proporção molar 20% mol, em relação ao óleo de soja,
com o tempo reacional que variou entre 3 e 18 horas, razão molar 1:6
(óleo:álcool), sob temperatura constante de 80°C. As reações de transesterificação
cujo metanol atuou como solvente apresentou uma conversão em ésteres superior
àquelas em que o etanol foi utilizado.
PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Etanólise; Resina de Troca Iônica
INTRODUÇÃO: O biodiesel é definido quimicamente como álquil-ésteres de ácidos graxos
derivados de lipídeos de ocorrência natural e pode ser produzido através da
reação de triacilglicerídeos com etanol ou metanol, na presença de um
catalisador ácido ou básico. (Schuchardt et al., 1998)
Do ponto de vista ambiental, a utilização de etanol pode ser atrativa, uma vez
que o mesmo pode ser obtido a partir de fontes renováveis e tem a vantagem de
ser menos tóxico que o metanol. No entanto, a utilização de etanol implica que
este seja isento de água, o que encarece a matéria-prima. (Sampaio, 2008)
O metanol apresenta como vantagens o fato de possuir uma baixa quantidade de
água em sua composição, possuir propriedades adequadas a nível químico e físico,
curta polaridade, e ter uma grande afinidade com o triacilglicerol, o que leva a
uma dissolução dos reagentes, além de apresentar um baixo custo. (Sampaio, 2008)
A transesterificação catalisada por ácido apresenta como principal vantagem o
fato de o catalisador não ser afetado pela presença de ácidos graxos livres da
matéria-prima. (Lotero, 2005)
Os catalisadores ácidos podem catalisar esterificação e transesterificação
simultaneamente, e assim, apresentam a vantagem de poder produzir biodiesel
diretamente de óleos que apresentam índice de acidez elevado. Os grupos
funcionais localizados na superfície externa da pérola das resinas de troca
iônica, fortemente ácidas, participam mais ativamente da reação. (Soldi 2006)
Neste trabalho foi comparada a eficácia da etanólise do óleo de soja à da
metanólise do mesmo, sob as mesmas condições reacionais.
MATERIAL E MÉTODOS: As reações de transesterificação foram realizadas em um reator de inox,
num sistema de batelada, sob agitação magnética branda e a uma temperatura de
80ºC. O meio reacional consistiu numa mistura de óleo de soja comercial e
álcool, foram utilizados metanol e etanol como solvente, em uma proporção de
1:6, em tempos reacionais de 3, 6, 9, 12 e 18 horas. Como catalisador, utilizou-
se a resina de troca iônica Dowex Dr 2030, adquirida da Sigma Aldrich, em uma
proporção 20% mol, em relação ao óleo de soja. As reações com metanol já foram
publicadas pelo nosso grupo de pesquisa. (Mendeiros, 2012)
Após as reações, o catalisador foi retirado do meio reacional por
simples filtração e amostra foi submetida à medição de pH, que se manteve
neutro.
Um cromatógrafo a gás 3400 CX da VARIAN, com uma coluna cromatográfica
capilar, fase polar de polietileno glicol e comprimento de 30m. Condições
operacionais: Temperatura do Injetor: 240°C; temperatura do Detector: 250°C;
programação de Temperatura na coluna: 150°C durante 1 min.; 12°C/min. até 240°C,
durante 21,5 min; volume de amostra: 1 uL; foi utilizado para se determinar a
conversão dos triglicerídeos em monoésteres.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: As cinéticas das reações de transesterificação estão representadas na Figura 1.
O aumento do tempo de reação, mantendo-se a temperatura constante de 80°C,
culminou num aumento do rendimento em biodiesel, tanto para reações em que o
etanol fora usado como solvente, quanto para aquelas em que o álcool foi o
metanol. De modo que reações de 18 horas apresentaram um rendimento muito
superior às de 3 horas.
A conversão de ésteres em reações de 18 horas chegou a aproximadamente 68%,
contra um valor aproximado de 18% para reações de 3 horas, na metanólise. A
mesma diferença pode ser notada na etanólise, com rendimento variando entre 13%
e 57%, para reações de 3 e 18 horas, respectivamente.
Mesmo em reações de curta duração, como as de 3 horas, é notório uma
diferença entre o rendimento obtido utilizando-se metanol como solvente, cerca
de 18%, ao obtido utilizando-se etanol, nas mesmas condições reacionais, cerca
de 13%. Essa disparidade permanece acentuada, à medida que o tempo de reação
aumenta, as reações de 12 horas mostraram rendimentos em torno de 56% contra
40%, para o metanol e etanol, respectivamente. Em todos os casos, a conversão em
ésteres foi favorecida quando se utilizou metanol como solvente.
CONCLUSÕES: As reações de transesterificação, para a produção de biodiesel de soja,
catalisadas pela resina de troca iônica Dowex Dr 2030, foram favorecidas pelo uso
de metanol como solvente, em detrimento do uso do etanol sob as mesmas condições
de reação.
Apesar dos rendimentos em biodiesel terem sido menores ao se utilizar o etanol,
ainda assim o seu uso seria viável, devido a sua natureza renovável e a sua baixa
toxidez.
AGRADECIMENTOS: Aos laboratórios LaBEN e LinCAT que deram suporte para que a pesquisa fosse
realizada. Ao MCTI, CNPq e CAPES pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: LOTERO, E.; LIU, Y.; LOPEZ, D.E.; SUWANNAKARN, K.; BRUCE, D.A.; GOODWIN, J. G.; “Synthesis of Biodiesel via Acid Catalysis” Ind. Eng. Chem. Res. 2005, 44, 5353.
MEDEIROS, V.D.V.; ANDRADE, B.K.S.A.; CABRAL, L.C.; OLIVEIRA, H.M.T.; MENEGHETTI, M.R.; MENEGHETTI, S.M.P.; “Estudo da Influência do Tratamento da Resina Dowex Dr 2030 Aplicada à Produção de Biodiesel”, Trabalho aceito para apresentação no ENTEQUI, Maceió – Alagoas, 2012.
SAMPAIO, M.J.F; “Produção de Biodiesel por catálise heterogênea” Dissertação de Mestrado em Engenharia Química – Instituto Politécnico de Bragança – Escola Superior de Tecnologia e de Gestão, 2008.
SCHUCHARDT, U.; SERCHELLI, R.; VARGAS, R. M.; J. “Transesterification of Vegetable Oils: a Review” Braz. Chem. Soc. 1998, 9, 199.
SOLDI, R.A.; “Síntese e caracterização de catalisadores polimeicos ácidos, a partir de reciclagem química de poliestireno, e avaliação da síntese do biodiesel em fase heterogênea”. Tese de Doutorado, Departamento de Química – Universidade Federal do Paraná, 2006.
