Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Iniciação Científica
TÍTULO: Estudo das propriedades físico-químicas de produto de craqueamento catalítico de óleo de soja em planta semi-piloto
AUTORES: Santos Neto, O. (PPGQ/UFPA) ; Faial, C.R.F. (IC/UFPA) ; Conceição, L.R.V. (PPGQ/UFPA) ; Marinho, V.H.S. (IFPA) ; Tavares, L.C. (UFPA) ; Rocha Filho, G.N. (FQ/UFPA) ; Zamian, J.R. (FQ/UFPA)
RESUMO: Neste trabalho foi avaliado o craqueamento catalítico de óleo de soja em escala
semi-piloto em 400°C com catalisador comercial como uma busca por fonte
alternativa e renovável de energia. O craqueado foi caracterizado por diferentes
análises físico-químicas como acidez e viscosidade. Os resultados mostraram que
os triglicerídeos foram quebrados assinalado pela diminuição da
viscosidade, densidade e aumento da acidez, além da formação de compostos de
baixa massa molecular como indicado pelo baixo ponto de fulgor e cromatografia,
o que pode ser explicado pela quebra de parte de ácidos graxos formados no
craqueamento primário em hidrocarbonetos e ácidos de cadeia menor,o que mostra
que o craqueamento ocorreu porém não avançou muito além do craqueamento primário
como mostrou a acidez
PALAVRAS CHAVES: craqueamento; catalítico; óleo de soja
INTRODUÇÃO: Devido à crise do petróleo, crescente demanda energética, esgotamento das
reservas petrolíferas de fácil extração e a mobilização de organizações
ambientais internacionais, têm-se estimulado o desenvolvimento de pesquisas por
fontes alternativas e renováveis de energia, tendo destaque o uso de óleos
vegetais e gorduras animais in natura ou modificados (HILL, 2000; SCHUCHARDT et
al, 2001; SUAREZ et al, 2007). Neste sentido, o craqueamento de triglicerídeos,
que consiste em uma reação que pode ou não ocorrer na presença de
catalisasdores, na qual essas moléculas se quebram em temperaturas próximas de
350°C visa à formação de produtos que tenham propriedades fisico-químicas e
composicionais similares aos componentes do diesel, por exemplo, surge como uma
das possíveis rotas tecnológicas para a substituição, pelo menos parcial, de
combustíveis de origem fóssil. Existem trabalhos na literatura sobre o
craqueamento termocatalítico de óleos vegetais que avaliaram o craqueamento
termocatalítico do óleo de soja entre 250 e 450°C na presença de complexo de
zircônio ligado à alumina como suporte (BISWAS et al.,2012) e a decomposição
térmica e catalítica de óleo de soja em diferentes sistemas de refluxo com
bauxita calcinada entre 380°-400°C (PRADO & ANTONIOSI FILHO,2009). O óleo de
soja é uma fonte relevante e promissora para produção de biocombustíveis, pois
está disponível no comércio a um preço mais acessível e o país apresentar uma
grande produção. Desta forma surge o interesse em se estudar o processo de
craqueamento catalítico de óleo de soja em 400°C em planta semi-piloto, através
das análises físico-químicas sobre o produto craqueado como uma busca por fonte
de alternativa e renovável de energia.
MATERIAL E MÉTODOS: O óleo de soja foi obtido comercialmente, e o catalisador, pela Fábrica Carioca
de Catalisadores,constituído por uma mistura de óxidos, principalmente sílica
e alumina. A reação de craqueamento catalítico do óleo foi realizada em escala
semi-piloto sob 400° em 2 h com 1200 g de óleo de soja e 10% de catalisador
(previamente ativado a 400°C por 2 h em mufla) à taxa de aquecimento de
25°C/min., sistema de refrigeração a 10°C e agitação mecânica em 1300 rpm. O
craqueado foi separado de sua fase aquosa por decantação sendo então
determinados o seu índice de acidez de acordo com o método da AOCS Cd3d63,
viscosidade cinemática a 40°C conforme o método ASTM D 445, densidade (método
convencional),corrosividade ao cobre (de acordo com a norma ASTM D130), resíduo
de carbono (de acordo com a norma ASTM D 4530). O ponto de fulgor foi
determinado em um equipamento Pensky-Martens automático modelo APM 7 da marca
Tanaka de acordo com a ABNT NBR 14598. A espectroscopia de absorção na região do
infravermelho foi realizada em espectrofotômetro da THERMO SCIENTIFIC modelo
Nicolet: S-10 utilizando a técnica de ATR em célula de vidro com dimensões
específicas cobrindo a região do infravermelho médio de 4000-500 cm-1 com
resolução espectral de 4 cm-1 enquanto que a composição de ácidos graxos foi
determinada por cromatografia gasosa de acordo com o método oficial AOCS Ce 1-62
com a preparação de ésteres metílicos de ácidos graxos pelo método AOCS Ce 2-66,
utilizando um cromatógrafo com auto-injetor CP 3800 Varian, equipado com
Detector de Ionização de Chama (FID).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A tabela 1 mostra propriedades físico-químicas do craqueado e percentagem de
alguns ácidos carboxílicos formados por cromatografia.A viscosidade e a
densidade do craqueado diminuíram em relação ao óleo de soja (BROCK et al,
2008;Portaria Nº 795, de 15 de Dezembro de 1993).A elevada acidez deve-se
principalmente a ácidos carboxílicos formados no craqueamento primário das
moléculas dos triglicerídeos (RODRIGUES, 2007).Estes compostos são indicados no
espectro de absorção na região do infravermelho,na figura 1, principalmente
pelas bandas próximas de 1710 cm-1 e 1285 cm-1,que são típicas de estiramento da
ligação C=O e de deformação axial de C-O (RIBEIRO, 2006),respectivamente.O baixo
ponto de fulgor, 29°C, indicou a formação de compostos de baixa massa molecular
e, portanto a presença de compostos voláteis, o que é explicado pela presença de
uma pequena quantidade desses compostos que formam uma mistura inflamável à
baixa temperatura (SILVA & ANTONIOSI FILHO, 2006) o que pode ser o resultado da
quebra de ácidos carboxílicos de cadeia longa formados no craqueamento primário
em ácidos de cadeia menor e hidrocarbonetos.A formação de ácidos carboxílicos de
cadeia pequena foi confirmada na cromatografia que assinalou a presença de
ácidos como capróico,e maior teor de palmítico.Embora a presença de ácidos
carboxílicos aumente o índice de acidez do craqueado,a corrosividade ao cobre do
produto apresentou valor 1b, que está dentro da faixa de 1,o que é explicado
pela formação predominante de ácidos carboxílicos de cadeias longas e de baixa
constante de dissociação como relatado por estudos similares na literatura
(SANTOS, 2007).A formação predominante de ácidos carboxílicos de cadeia longa
justifica o elevado resíduo de carbono, 0,3%,acima do admitido,0,05%.
Tabela 1
Propriedades físico-químicas do craqueado e
concentração percentual de alguns ácidos graxos por
cromatografia gasosa.
Figura 1
Espectro de absorção na região do infravermelho do
craqueado
CONCLUSÕES: Baseado nos resultados obtidos das análises físico-químicas realizadas pode-se
relatar:
1-O baixo ponto de fulgor do produto craqueado foi devido à formação de uma
pequena quantidade de compostos voláteis, de baixa massa molecular,como indicado
por cromatografia gasosa.
2- A reação de craqueamento catalítico em 400°C de óleo de soja em escala semi-
piloto indicou a presença principalmente de ácidos graxos livres e de cadeia longa
no craqueado, e assim que o craqueamento ocorreu, porém pouco avançou além do
primeiro estágio como mostrado pela elevada acidez do produto e pela
cromatografia.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BISWAS, SHALINI; BISWAS, PRAKASH; KUMAR, A.2012. Catalytic cracking of soybean oil with zirconium complex chemically bonded to alumina support without hydrogen. International Journal of Chemical Science and Applications, vol. 3, issue 2, pp: 306-313.
BROCK, J. et al. 2008. Determinação experimental da viscosidade e condutividade térmica de óleos vegetais. Ciência e Tecnologia de Alimentos. V. 28, n. 3, Campinas.
HILL, K.2000. Pure Appl. Fats and oils as oleochemical raw materials. Chem., v. 72, N°7,p. 1255.
Portaria Nº 795, de 15 de Dezembro de 1993.
PRADO, C. M. R.; ANTONIOSI FILHO, N. R. 2009.Production and characterization of the biofuels obtained by thermal cracking and thermal catalytic cracking of vegetable oils. J. Anal. Appl. Pyrolysis, v. 86, p.338.
RIBEIRO, E. B. O. 2006. O estudo da desoxigenação do produto de craqueamento catalítico de óleo de mamona (Ricinus communis) na presença de diversos catalisadores. 58 f. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade de Brasília. Brasília-DF.
RODRIGUES, J. P. et al. 2007. Estudo termo-catalítico do craqueamento do sebo bovino. Anais Congresso Brasileiro de Catálise.
SANTOS, A. L. F. 2007.Produção de bio-óleo a partir do craqueamento térmico de gorduras residuais derivadas de biomassa vegetal e animal. Dissertação (Mestrado em Química) – Universidade de Brasília.
SCHUCHARDT, U.; RIBEIRO, M. L.; GONÇALVES, A. R. 2001. A indústria petroquímica no próximo século: Como substituir o petróleo como matéria-prima?. Química Nova, v. 24, p. 247.
SILVA, E. P.; ANTONIOSI FILHO, N. R. 2006. Caracterização físico-química e identificação do biocombustível obtido pelo craqueamento catalítico de óleo de soja. In: CONGRESSO DE PESQUISA, ENSINO E EXTENSÃO DA UFG - CONPEEX, 3., Goiânia. Anais eletrônicos do XIV Seminário de Iniciação Cientifica [CD-ROM], Goiânia: UFG, 2006. n.p.
SUAREZ, P. A. Z. et al. 2007. Transformação de Triglicerídeos em combustíveis, materiais poliméricos e insumos químicos: algumas aplicações da catálise na oleoquímica. Química Nova, vol. 30, N° 3, p. 667-676.