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: Química Analítica

TÍTULO: OBTENÇÃO DE BIODIESEL PELO MÉTODO “TRANSESTERIFICATION DOUBLE STEP PROCESS” (TDSP) USANDO MISTURA DE METANOL/ETANOL

AUTORES: Wegner, A.C. (UFRGS) ; Mello, K.S. (UFRGS) ; Guzatto, R. (UFRGS) ; Samios, D. (UFRGS) ; Peralba, M.C.R. (UFRGS)

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo avaliar a reação de transesterificação pelo método “Transesterification Double Step Process” (TDSP) usando como insumos óleo de soja, catalisadores homogêneos (KOH e H2SO4) e mistura etanol/metanol em várias proporções v/v (50:50, 75:25, 90:10). Devido as diferenças de temperatura da reação de síntese do biodiesel metílico (80°C) e etílico (60°C), partiu-se da proporção de mistura de álcoois de 50:50 v/v a três temperaturas (60, 70 e 80 °C). Os graus de conversão não apresentaram diferenças significativas, com valores superiores a 96,5%. Foram realizados ensaios com proporções de etanol/metanol de 75:25 e 90:10 na temperatura de 60°C. Os resultaram mostraram rendimento de 99% de biodiesel, com predominância dos ésteres etílicos sobre os metílicos.

PALAVRAS CHAVES: Biodiesel; Mistura; Analítica

INTRODUÇÃO: O desenvolvimento de fontes alternativas de energia com características renováveis e de menor impacto ambiental torna-se cada vez mais imprescindível. Combustíveis alternativos devem ser tecnicamente praticáveis, competitivos, aceitáveis ambientalmente e prontamente disponíveis (SRIVASTAVA et al., 2000). O biodiesel é considerado a melhor escolha em combustível alternativo por ter características ambientalmente mais amigáveis e propriedades funcionais similares ao óleo diesel, somado ao fato que considerando que seus materiais de partida são renováveis (MA; HANNA, 1999; MARCHETTI et al.,2007; PALASH et al.,2013). A transestericação é o método de obtenção de biodiesel que se dá pela reação entre ácidos graxos dos óleos vegetais e álcool. O principal produto é uma mistura de ácidos graxos de ésteres de cadeia longa (SUBRAMANIAM et al., 2013; SUNGWORNPATANSAKUL et al., 2013).O método “Transesterification Double Step Process” (TDSP) tem sido apresentado na literatura como a combinação consecutiva de catálise alcalina e ácida. Este método apresenta um alto grau de conversão e permite um procedimento mais rápido, com clara separação de fases, formando um biodiesel de alta pureza, tanto para o etílico como para o metílico (GUZATTO et al., 2011; SAMIOS et al., 2009). Se for possível reduzir o uso de metanol na produção de biodiesel, sem mudanças nos tempos, temperaturas de reação e consumo de reagentes, podemos usar uma mistura de etanol/metanol para a reação de transesterificação, tirando vantagem das melhores propriedades solventes do etanol e do melhor equilíbrio de conversão do metanol, visando uma otimização do processo e melhoria das propriedades do produto final, e diminui-se também a dependência de fontes sintéticas do metanol (ISSARIYAKUL et al., 2007; LAM; LEE, 2011).

MATERIAL E MÉTODOS: Para a realização da síntese de biodiesel pelo método TDSP, usando uma mistura de alcoóis, iniciou-se a primeira fase da síntese usando óleo de soja puro, comercial (Cocamar Cooperativa Agroindustrial, Maringá, BR), etanol (95.0% P.A., Synth, Diadema, BR), metanol (99% PA-ACS, F.Maia, Cotia/SP, BR) e KOH (85% Pureza, Synth, Diadema/SP, BR). Preparou-se uma mistura de metanol/etanol em proporção 50:50 (v/v), ao qual foi adicionado KOH como catalisador. Aqueceu-se o óleo em banho-maria até 60°C, sob agitação, e adicionou-se a mistura de alcoóis e catalisador, sendo deixado reagir em refluxo, aquecimento e agitação por 40 minutos. Para a segunda fase da reação, preparou-se uma mistura de etanol/metanol em proporção de 50:50 ao qual foi adicionado H2SO4 (95-98% PA, F.Maia Cotia/SP, BR) como catalisador. A mistura de álcoois e ácido foi adicionada ao balão reacional, onde já estavam os produtos da primeira fase da reação. Essa mistura foi mantida sob aquecimento a 60°C, refluxo e agitação constantes por 2h30min. O passo seguinte foi remover o excesso de álcool utilizando um rotaevaporador. A mistura glicerol e biodiesel foi adicionada a um funil de separação, no qual foi feita a lavagem com água destilada (eliminação dos resíduos de ácido remanescentes da segunda fase da reação) e posterior isolamento da fase orgânica (biodiesel). Ao biodiesel obtido foi adicionado Na2SO4 anidro (99% PA, Nuclear, Diadema, BR) para remoção de vestígios de água. O mesmo procedimento de reação acima descrito foi realizado para as temperaturas de 70 e 80 °C. Todos os ensaios foram realizados em duplicata. O grau de conversão do biodiesel foi determinado pela técnica de ¹HRMN em um aparelho Varian Inova 300MHz usando CDCl3(99.8% D, Cambridge Isotope Laboratories, Andover/MA, USA) como solvente.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: As médias dos graus de conversão dos biodieseis obtidos estão sumarizadas na tabela 1. No estudo da influência da temperatura no grau de conversão e na proporção de etanol/metanol 50:50 v/v, observou-se que a alteração da temperatura na segunda fase da reação não influenciou na proporção de etil ésteres e metil ésteres produzidos, e que os valores de conversão foram muito próximos e acima de 96,5%. Observou-se também que com o decréscimo da temperatura, decresce o grau de conversão, porém, todas atingiram o mínimo de transformação exigido pela ANP (96,5%). O biodiesel obtido em todos os ensaios tem aparência límpida e cor amarelada. A separação de fases foi melhor na proporção 50:50 do que nas demais, onde foi percebido um pequeno grau de emulsificação. Os graus de conversão foram calculados através da normalização da integral dos picos de etil éster e metil éster do espectro de ¹HRMN, segundo a literatura (GUZATTO; DE MARTINI; SAMIOS, 2011; GUZATTO et al., 2012).

Tabela 1

Média da conversão de óleo de soja em metil e etil ésteres, e o % de ésteres etílicos e metílicos produzidos.

CONCLUSÕES: Do presente trabalho conclui-se que é possível realizar a síntese de biodiesel pelo método TDSP usando mistura de alcoóis etílico e metílico e obtenção de rendimento satisfatório de produção de ésteres acima de 96,5% nas proporções utilizadas. Mais estudos são necessários para verificar a tendência das conversões em relação à alteração da temperatura na segunda fase da reação, bem como testes físico-químicos para determinação da qualidade dos mesmos.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: GUZATTO, R. et al. Transesterification double step process modification for ethyl ester biodiesel production from vegetable and waste oils. Fuel, v. 92, n. 1, p. 197–203, fev. 2012.
GUZATTO, R.; DE MARTINI, T. L.; SAMIOS, D. The use of a modified TDSP for biodiesel production from soybean, linseed and waste cooking oil. Fuel Processing Technology, v. 92, n. 10, p. 2083–2088, out. 2011.
ISSARIYAKUL, T. et al. Production of biodiesel from waste fryer grease using mixed methanol/ethanol system. Fuel Processing Technology, v. 88, n. 5, p. 429–436, maio. 2007.
LAM, M. K.; LEE, K. T. Mixed methanol–ethanol technology to produce greener biodiesel from waste cooking oil: A breakthrough for SO42−/SnO2–SiO2 catalyst. Fuel Processing Technology, v. 92, n. 8, p. 1639–1645, ago. 2011.
MA, F.; HANNA, M. A. Biodiesel production : a review 1. v. 70, p. 1–15, 1999.
MARCHETTI, J. M.; MIGUEL, V. U.; ERRAZU, A. F. Possible methods for biodiesel production. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 11, n. 6, p. 1300–1311, ago. 2007.
PALASH, S. M. et al. Impacts of biodiesel combustion on NOx emissions and their reduction approaches. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 23, n. x, p. 473–490, jul. 2013.
SAMIOS, D. et al. A Transesterification Double Step Process — TDSP for biodiesel preparation from fatty acids triglycerides. Fuel Processing Technology, v. 90, n. 4, p. 599–605, abr. 2009.
SRIVASTAVA, A.; PRASAD, R. Triglycerides-based diesel fuels. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 4, n. 2, p. 111–133, jun. 2000.
SUBRAMANIAM, D. et al. Bio-diesel production and its engine characteristics—An expatiate view. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 22, p. 361–370, jun. 2013.
SUNGWORNPATANSAKUL, P. et al. Enhancement of biodiesel production reaction employing the static mixing. Fuel Processing Technology, v. 116, p. 1–8, dez. 2013.