Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Analítica
TÍTULO: CONDUTIVIDADE ELÉTRICA PARA A QUANTIFICAÇÃO DO TEOR DE BIODIESEL NA MISTURA DIESEL/BIODIESEL: AVALIAÇÃO DA DEPENDÊNCIA DA MATÉRIA-PRIMA
AUTORES: Reis, D. (UFGD) ; Souza, W. (UFGD) ; M’peko, J. (USP) ; Caires, A. (UFGD) ; de Souza, J.E. (UFGD)
RESUMO: Foi avaliada a sensibilidade da condutividade elétrica ante diferenças de
composição de misturas diesel/biodiesel (DB) que, neste trabalho, foram
preparadas com biodiesel produzido via transesterificação a partir de óleos
vegetais refinados (girassol, soja, canola e milho. Um fator de intensificação o
qual relaciona a condutividade da blenda com a condutividade do diesel puro foi
calculado a partir de dados de impedância. Com o aumento no teor de biodiesel
observou-se um aumento do fator de intensificação, sendo linear no intervalo
composicional avaliado e, em alguns casos chegando a 300 %. Assim, o método
utilizado mostra grande sensibilidade quando comparado a outros já descritos na
literatura, tendo a possibilidade de ser aplicado na quantificação de teores até
menores que 1 %.
PALAVRAS CHAVES: Misturas diesel/biodiesel; Espectroscopia de Impedân; Condutividade elétrica
INTRODUÇÃO: É sabido que nos últimos anos tem sido dada atenção especial ao desenvolvimento
de biocombustíveis obtidos a partir de fontes renováveis (KRALOVA et al., 2010).
Dentro deste contexto o biodiesel aparece como um combustível alternativo para
substituir total ou parcialmente o diesel derivado do petróleo (CHENG et al.,
2011). O biodiesel pode ser produzido a partir de óleos vegetais, bem como
gorduras de origem animal. Por este motivo é considerado um combustível
biodegradável, não tóxico quando comparado com o diesel derivado do petróleo
(KNOTHE et al., 2006). No Brasil, a lei federal 11.097, sancionada 13 de janeiro
de 2005, tornou obrigatório o uso de 5% de biodiesel no diesel até 2013 (MME,
2005). Diante disso, para garantir o cumprimento das legislações específicas é
necessário o desenvolvimento de metodologias para quantificar o teor de
biodiesel na mistura diesel/biodiesel. A técnica de espectroscopia de impedância
(EI) é uma alternativa para este processo de quantificação, pois trata-se de uma
técnica rápida, não destrutiva e que pode estudar os diferentes mecanismos
elétricos de polarização e condução. A EI tem se mostrado bastante sensível a
certas características dos combustíveis o que torna interessante sua aplicação
em estudos envolvendo biodiesel e misturas DB (DE SOUZA et al., 2013). Este
trabalho tem como objetivo apresentar um método para a quantificação do
percentual de biodiesel na mistura diesel/biodiesel, sobre um intervalo de (0 a
10% v/v) utilizando a espectroscopia de impedância para obter dados de
condutividade elétrica. Neste estudo também será avaliada a influência da matriz
oleaginosa (girassol, soja, canola e milho) utilizada no preparo das amostras de
biodiesel.
MATERIAL E MÉTODOS: O biodiesel foi produzido através do processo de transesterificação via rota
metanólica a partir de óleos refinados de girassol (G), soja (S), canola (C) e
milho (M), e utilizando a razão molar 6:1 metanol/óleo. O catalisador NaOH (0,4
% em relação a massa do óleo) foi dissolvido em metanol e em seguida adicionado
ao óleo previamente aquecido a 60 °C, a solução foi agitada durante 60 min e em
seguida colocada em um funil de separação durante 24h. Foram observadas duas
fases, uma contendo principalmente o biodiesel e outra contendo glicerol. Após
este procedimento o biodiesel foi evaporado utilizando um evaporador rotativo à
pressão reduzida para eliminar o excesso de metanol. Posteriormente, o biodiesel
foi lavado três vezes utilizando água destilada (3:1, v/v) à temperatura
ambiente em intervalos de 15 minutos. Após este procedimento o biodiesel foi
filtrado com papel filtro quantitativo na presença de sulfato de sódio.
Finalmente as misturas diesel/biodiesel foram preparadas em porcentagens de 0 a
10 % v/v (aqui chamadas de B00 a B10), utilizando diesel obtido junto a
Petrobras (Petróleo Brasileiro SA). As misturas DB foram caracterizadas
eletricamente através da técnica de EI utilizando um analisador de impedância SI
1260 (Solartron). As medidas foram realizadas na temperatura ambiente, em
frequências de 0,1 Hz até 100 kHz, com potencial elétrico de 100 mV. O porta
amostras utilizado consiste em uma célula de teflon, na qual são presos os
eletrodos, que são duas placas de aço inoxidável paralelas e circulares com área
A = 94,81 cm2 espaçadas por uma distância h = 0,105 cm. Os dados
obtidos através da EI (Z* = Z’ - jZ") foram convertidos em dados de
resistividade complexa, ρ* = ρ’ - jρ" = Z*/L, onde L ≡ h/A é o fator geométrico
da célula.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A partir dos dados de impedância foi possível obter a condutividade elétrica, σ
= 1/ρ = L/R, onde R é o valor do diâmetro do semicírculo em um diagrama de
impedância. Utilizando os valores de condutividade elétrica foi definido o fator
de intensificação, I = 100 (σ – σ0)/σ0, onde σ0 = 0,312 pS/cm é o valor de
condutividade obtido para o diesel puro (B00). A Figura 1 mostra a relação entre
I e o teor de biodiesel na mistura DB. Grosso modo, pode-se observar um aumento
linear de I com o teor de biodiesel no intervalo de misturas DB avaliado. O
coeficiente angular obtido para retas correspondentes as misturas produzidas a
partir do biodiesel de girassol, soja, canola e milho foi de (30,9±0,7), (29±1),
(17,7±0,8) e (19,8±0,6), respectivamente. Observa-se que as amostras DB
provenientes das diferentes matérias primas seguem comportamentos ligeiramente
distintos. Este fato pode estar relacionado com alterações na viscosidade das
misturas, a qual aumenta com o que o teor de biodiesel na mistura DB e também
varia com a composição do biodiesel (M’PEKO et al., 2013). Outro fato importante
revelado pela Figura 1 é que o aumento de I pode chegar a cerca de 300 %, como é
o caso da mistura DB feita com biodiesel de soja. CAIRES et al. (2012)
apresentaram uma relação similar (δ) utilizando a intensidade de fluorescência
para avaliar a sensibilidade da técnica espectroscopia de fluorescência na
determinação do teor de biodiesel em misturas DB e, este fator δ, independente
da matéria prima utilizada para o preparo da mistura, aumentou apenas cerca de
20 % entre B00 e B10. Assim, a condutividade elétrica apresenta uma
sensibilidade muito maior nesta mesma faixa de composição (até 10 % v/v de
biodiesel) e poderia, a princípio, detectar teores menores que 1 % em misturas
DB.
Figura 1
Dependência do fator de intensificação, I, em
função do teor de biodiesel na mistura
diesel/biodiesel.
CONCLUSÕES: Pela avaliação da condutividade elétrica calculada a partir das medidas de
impedância é possível notar diferenças de composição nas misturas
diesel/biodiesel. Sabendo como os valores de condutividade das misturas variam
com o teor de biodiesel no diesel pode-se obter uma correlação entre estas
quantidades. O fator de intensificação apresenta valores de até 300 % quando se
compara a condutividade das misturas em relação a condutividade do diesel puro, o
que tornaria possível medir variações menores que 1% no teor de biodiesel na
mistura DB.
AGRADECIMENTOS: Os autores agradecem a CAPES, CNPq, FUNDECT e FAPESP pelo apoio financeiro.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: CAIRES, A. R. L.; LIMA, V. S.; OLIVEIRA; S. L. 2012. Quantification of biodiesel content in diesel/biodiesel blends by fluorescence spectroscopy: Evaluation of the dependence on biodiesel feedstock. Renewable Energy, 46: 137-140.
CHENG, J. J.; TIMILSINA. G. R. 2011. Status and barriers of advanced biofuel technologies: a review. Renewable Energy, 36: 3541-3549.
DE SOUZA, J. E.; SCHERER, M. D.; CÁCERES, J. A. S.; CAIRES, A. R. L.; M’PEKO, J-C. 2013. A close dielectric spectroscopic analysis of diesel/biodiesel blends and potential dielectric approaches for biodiesel content assessment. Fuel, 105: 705-710.
KNOTHE, G.; GERPEN, J.V.; KRAHL, J.; RAMOS, L.P. 2006. Manual de Biodiesel. Ed. Edgard Blücher, São Paulo, Brasil.
KRALOVA. I.; SJOBLOM. J. 2010. Biofuels-renewable energy sources: a review. J Dispers Sci Technol, 31: 409-425.
MMA, Ministério de Minas e Energia. 2005. Lei no 11097, e do Conselho Nacional de Política Energética, Resolução 6. Disponível em: http://www.mme.gov.br/mme/galerias/arquivos/legislacao/Leis/Lei_no_11.097-2005.pdf. Acesso em: 12 de jul. de 2013.
M’PEKO, J.-C.; REIS, D. L. S.; DE SOUZA, J. E; CAIRES, A. R. L. 2013. Evaluation of the dielectric properties of biodiesel fuels produced from different vegetable oil feedstocks through electrochemical impedance spectroscopy. Int J Hydrog Energy, 38: 9355-9359.