53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Iniciação Científica

TÍTULO: Estudos iniciais do potencial da glicerina advinda da transesterificação do óleo do coco babaçu piauiense na produção de materiais poliméricos.

AUTORES: Sousa Cunha, F. (UESPI) ; Abreu Nascimento, L. (UFPI) ; Alves Lima, F.C. (UESPI) ; Silva Sa, J.L. (UESPI)

RESUMO: O presente trabalho apresenta os estudos do potencial da glicerina advinda do óleo do coco babaçu piauense como fonte de matéria prima para materiais poliméricos a partir da reação com diferentes diácidos catalisada por complexos de coordenação. Obteve-se glicerina com cerca de 10% de rendimento com KOH como catalisador numa razão de 66,6 m/m de óleo/KOH. Os estudos das diferentes razões óleo/KOH geraram diferentes rendimentos e características da glicerina. Com razão óleo/KOH=66,6 m/m, o produto obtido tinha aspecto límpido e coloração caramelo escuro. Nos cálculos teóricos para a reação da glicerina com diácidos sem catalisador, o resultado mais favorável foi para o ácido oxálico, quando comparado com o ácido succínico e teraftálico.

PALAVRAS CHAVES: coco babaçu; polímeros; complexos metálicos

INTRODUÇÃO: Diversas pesquisas vêm se concentrando no estudo da utilização do biodiesel como combustível não-fóssil e de fonte renovável. Este material pode ser obtido de diversas fontes como: óleo de soja, mamona, algodão, milho e etc. No estado do Piauí, destaca-se a pesquisa com óleo de coco babaçu, em execução do projeto GERATEC (UESPI, UFIPI e IFPI). A produção de biodiesel no Brasil cada dia cresce mais, os pesquisadores e industriais são impulsionados pela necessidade de cada vez mais procurar alternativas aos combustíveis fósseis e buscar fontes de energias menos poluentes. Por isso, no processo de obtenção de biodiesel, uma quantidade muito grande de glicerina é produzida. Este produto advém da reação de transesterificação dos óleos, que gera biodiesel e glicerina como os principais produtos [1,2]. Muito se tem feito com a glicerina nas indústrias, principalmente na produção de sabões, sabonetes e outros produtos na linha de bens de consumo para limpeza e higienização. Porém, outra utilização nobre para a glicerina é a formação de novos materiais poliméricos a partir da reação com diferentes diácidos. Os polímeros obtidos a partir da glicerina podem apresentar diferentes características térmicas, mecânicas e estruturais ao serem produzidos em diferentes condições de reação e com diferentes catalisadores. Ou seja, novos materiais formados a partir da glicerina que podem ser utilizados nos diferentes segmentos industriais [1,2].

MATERIAL E MÉTODOS: Experimentais - Secagem do óleo e medida de umidade Adicionou-se 100 mL de óleo de babaçu in nature em um béquer (250 mL), levado à chapa de aquecimento por 1 h em uma temperatura de 100 ºC. A medida de umidade foi realizada baseada na massa do óleo seco pelo óleo úmido, de acordo com a Equação 1. Equação 1: Umidade = (M2x100)/M1 x 100 Onde: M1 = massa do óleo úmido M2 = massa do óleo seco - Formação do catalisador Em um béquer de 50 mL, misturou-se a quantidade de hidróxido de potássio e metanol determinada e agitou-se a TA (temperatura ambiente) por duas horas. Nos casos em que o KOH não dissolveu rapidamente, utilizou-se um bastão de vidro para macerar a base e então acrescentar ao metanol. O composto formado foi o metóxido (Esquema 1). Este composto acelera a reação de transesterificação mais que o metanol, pois o metóxido trata-se de um nucleófilo mais poderoso que o metanol facilitando o ataque ao grupo éster dotriglicerídeo. Esquema 1. Reação de formação do metóxido CH3OH + KOH  CH3OK + H2O – Transesterificação Adicionou-se o catalisador (metóxido) à massa do óleo contido em um béquer de 250 mL a TA. A mistura permaneceu em agitação pelo tempo determinado, então, após o tempo da reação a mistura foi transferida para um funil de separação de 250 mL. Ficando em repouso por uma noite, após o tempo de repouso as fases (biodiesel e glicerina) foram separadas e armazenadas. Teóricos Os cálculos teóricos foram realizados utilizado o programa Gaussian 03 [3]

RESULTADOS E DISCUSSÃO: Observou-se variação de cerca de 6-10% de rendimento de glicerina em função das variáveis de massa de KOH (catalisador) e volume de MeOH (solvente) a TA em 30 min de reação. Apresentando-se como melhor resultado a razão óleo/KOH = 66,6 m/m, e a razão óleo/MeOH = 6,66 m/m. A separação entre a glicerina e o biodiesel aconteceu de forma diferenciada nos diferentes experimentos, houve melhor separação nos ensaios com maior quantidade de catalisador (Figura 1B e 1D), além de características físico-químicas aparentes diferentes. Em especial a glicerina formada com 1,5 mg de KOH em 15 mL de solvente ficou na fase mais pesada, na parte de baixo do funil de separação (Figura 1B). Notou-se que a TA por 30 min, a quantidade de MeOH estudada não influenciou os resultados para os experimentos realizados com 1,5 mg de KOH. Com esta massa de base, mesmo em diferentes volumes de MeOH, observou-se mesmos resultados. Quando a variável foi a quantidade de catalisador, houve variação no rendimento de glicerina bruta nos experimentos realizados com 15 mL de MeOH. Dentre as variáveis estudadas, pode-se propor uma condição mais adequada para obtenção de glicerina com maior rendimento; maior quantidade de base e menor quantidade de solvente. Dessa forma, existe economia de solvente nos processos. Os cálculos teóricos foram realizados com o intuito da avaliação da viabilização de procedimentos para obtenção de polímeros a partir da glicerina e diferentes diácidos. O valor da variação da Energia Livre de Gibbs para as reações da glicerina com ácido oxálico sem catalisador, succínico e teraftálico foram 39,7, 44,1 e 45,3 KJ/mol, respectivamente. Todos os resultados evidenciaram a necessidade da utilização de catalisadores no processo, como proposto no âmbito geral deste trabal





CONCLUSÕES: Conclui-se que os procedimentos utilizados para a obtenção de glicerina neste trabalho foram eficientes, assim como os observados para outros óleos e mesmos catalisadores na literatura. O evidencia a potencialidade do óleo do coco babaçu para geração de combustíveis alternativos, e que a glicerina produzida nesse processo pode ter uma utilização nobre dentro da indústria. Os resultados teóricos foram bem claros em relação à necessidade da utilização de catalisadores no processo de formação de polímeros, o que no âmbito geral deste trabalho é proposto.

AGRADECIMENTOS: Ao professor Dr. Nouga Cardoso Batista, coordenador do projeto GERATEC da Universidade Estadual do Piauí - UESPI

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1. Pitt, F. D. Desenvolvimento de metodologia para polimerização do poliglicerol adípico a partir do glicerol residual oriundo da produção de biodiesel. Dissertação de Mestrado. Blumenal – SC, 2010.
2. Ferreira, M. O. Purificação da glicerina bruta obtida a partir da transesterificação do óleo de algodão. Dissertação de Mestrado. Natal – RN, 2009.
Gaussian 03, Revision, Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, Jr., J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; and Pople, J. A.; Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2004.