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 Tecnológica

TÍTULO: PRODUÇÃO DO BIODIESEL METILICO UTILIZANDO COMO MATÉRIA-PRIMA O ÓLEO EXTRAÍDO DA BACABA (Oenocarpus distichus MART.)

AUTORES: dos Santos, C.C.A. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Lima, C.J.B. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Gonçalves, C.R. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO) ; Fraga, I.M. (IFMT-INSTITUTO FEDERAL DO MATO GROSSO)

RESUMO: A produção de biodiesel utilizando como matéria-prima o óleo de bacaba foi investigada. Inicialmente foi efetuada a transesterificação via catálise básica utilizando o metanol como álcool, porém ocorreu a saponificação do produto da reação. Foi efetuada então a transesterificação metílica via catálise ácida, utilizando como catalisador, o ácido sulfúrico. Duas razões molares álcool/óleo foram testadas, a primeira de 9:1, apresentou rendimento insingnificativo, não sendo possível prosseguir com as etapas de lavagem, e nem calcular o rendimento do produto formado. A segunda de 30:1 apresentou rendimento de 70%, o teste de combustão evidenciou a formação do Biodiesel, que apresentou densidade de 0,91 g/cm3, dentro das especificações da ANP.

PALAVRAS CHAVES: Transesterificação; Catálise Ácida; BACABA

INTRODUÇÃO: Para a produção de biodiesel, o uso de catalisadores ácidos fornecem taxas de conversão de triglicerídeo inferiores àquelas obtidas na catálise básica homogênea e necessita de quantidades maiores de catalisador e relações álcool/ óleo. Também necessitam de tempos de reação mais longos, assim como consumo energético maior. Apesar disso, a rota ácida permite a utilização de óleos e gorduras que possuem um alto teor de ácidos graxos livres, como muitos óleos vegetais não refinados e extraídos de forma artesanal (SOUZA, 2006). Os ácidos utilizados no processo de transesterificação incluem ácido sulfúrico, clorídrico, fosfórico, entre outros (ARAÚJO et al. 2008). Reações de transesterificação metílica catalisadas por base requerem razões molares álcool:óleo que variam entre 3, 3:1 a 6:1, enquanto que em reações catalisadas por ácidos, a razão molar pode chegar a valores como 30:1 (FREEDMAN et al.,1986 Apud SOUZA 2006; DAMBISK, 2007). A estequiometria geral da equação requer três mols do álcool para cada mol de triacilglicerídeo, mas a reversibilidade das reações envolvidas torna necessário o emprego de um excesso de álcool no meio de reação com intuito de promover um aumento no rendimento em ésteres (biodiesel) (MENEGHETTI et al., 2013; SANTOS & PINTO, 2009). Segundo Santos, (2007) na catálise ácida, utiliza-se usualmente uma razão molar de 30:1, a quantidade de catalisador varia entre 0.5 a 1 mol%. Diante do exposto, esse estudo teve como objetivo produzir biodiesel a partir do óleo extraído da bacaba de índice de acidez de 7,14 mgKOH/g. O álcool metílico (metanol) foi o álcool escolhido para processar a reação, foram feitos experimentos via catálise ácida e via catálise básica a fim de avaliar a melhor rota para essa reação.

MATERIAL E MÉTODOS: Primeiramente realizou-se a transesterificação do óleo extraído da polpa da bacaba, utilizando como catalisador, 1% de hidróxido de potássio, em relação a massa do óleo. O álcool utilizado foi o metanol, utilizando a razão molar de 6:1. A reação de transesterificação se processou durante 1h a 70ºC, sob forte agitação. Após cessar a reação, a mistura foi levada ao funil de separação de 500 mL, no qual foi deixada por 24hs a fim de que houvesse total separação de fases. Na segunda etapa realizou-se a transesterificação do óleo, utilizando como catalisador o ácido sulfúrico P.A, na proporção de 2% em relação a massa de óleo, o álcool utilizado foi o metanol e foi adicionado em excesso de 9:1 em relação a quantidade molar de óleo (CONCEIÇÃO et al, (2008). A reação de transesterificação se processou durante 1h a 70ºC, sob agitação constante. Na terceira etapa realizou-se a transesterificação do óleo, utilizando como catalisador o ácido sulfúrico P.A, na proporção de 2% em relação a massa de óleo, o álcool utilizado foi o metanol e foi adicionado em excesso de 30:1 em relação quantidade molar de óleo de acordo com Souza (2006). A reação de transesterificação se processou durante 1h a 70ºC, sob forte agitação. Após cessar a reação, a mistura foi levada ao funil de separação de 500 mL, no qual foi deixada por 24hs a fim de que houvesse total separação de fases. O biodiesel foi então lavado com água a uma temperatura de 90ºC, o seu pH foi neutralizado com solução 0,1M de NaOH, e posteriormente o mesmo foi filtrado com sulfato de sódio anidro segundo Souza (2006). A determinação da densidade do óleo foi realizada utilizando um picnômetro de 25mL. O teste de combustão foi realizado segundo Geris et al., (2007).

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A transesterificação por catalise básica apresentou resultados insatisfatórios, ocorrendo a formação de sabão, mesmo realizando diversas tentativas, pois o índice de acidez estava acima do recomendado pela literatura. Em virtude disso não houve separação de fases e impossibilidade da recuperação do álcool em excesso. A alta acidez do óleo recomenda-se então o uso de catálise ácida. Para a produção de Biodiesel metílico via catálise ácida utilizando um excesso de 9:1 de metanol, após reação e 24hs de decantação em funil de separação, a formação de duas fases foi evidenciada, a fase mais densa, portanto, inferior trata-se da glicerina, e a fase superior, biodiesel, essa fase porém constituía-se de um volume de biodiesel não significativo, por esse motivo não prosseguiu-se com as etapas de lavagem, e ficou comprovado que esse a razão molar álcool/óleo 9:1 fornece baixas conversões na catálise ácida conforme mostra a literatura (SERRA, 2010; CONCEIÇÃO et al. 2008). Para a produção de Biodiesel metílico via catálise ácida utilizando um excesso de 30:1 de metanol, obteve-se uma conversão de 70 % e uma densidade de 0,91 g/cm3. O teste de combustão, comprovou a formação do biodiesel.Conceição et. al, (2008), produziu Biodiesel etílico de óleo de Bacaba a partir da transesterificação via catálise ácida, tendo como catalisador o ácido metano sulfônico. A razão molar álcool/óleo foi de 9:1, e a concentração do catalisador foi de 2% em relação à massa do óleo, e concluíram que a rota proposta para a síntese do biodiesel etílico de bacaba foi satisfatória. Os resultados obtidos na caracterização e no teor de éster revelaram uma boa conversão. Neste estudo, aplicando a razão molar de 30:1 obteve-se aumento significativo na taxa de conversão.

CONCLUSÕES: A produção de biodiesel metílico a partir do óleo de Bacaba via catálise básica foi inviável devido à alta acidez do óleo. A produção de Biodiesel metílico via catálise ácida utilizando razão molar álcool/óleo foi de 9:1 apresentou baixo rendimento, corroborando com o que diz a literatura sobre trabalhar com razão molar álcool/óleo de 30:1 na catálise ácida, o que contribui para maiores rendimentos, 70%, de Biodiesel produzido. A transesterificação de Biodiesel metílico via catálise ácida, é promissora, porém o produto obtido deve ser investigado em relação aos parâmetros exigidos na ANP.

AGRADECIMENTOS:

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: ARAUJO, L. R. R.; ZOTIN, F. M. Z.; SCOFIELD, C. F.; RODRIGUES, T. V.; LAVATORI, M. P. A.; PORTILHO, M. Transesterificação etílica de óleo de soja via catálises básica e ácida. 48º CONGRESSO BRASILEIRO DE QUÍMICA, Rio de Janeiro, outubro de 2008. Anais...Rio de Janeiro, 48º Congresso Brasileiro de Química, 2008

CONCEIÇÃO, L. R. V.; ALMEIDA, R. C. S.; PANTOJA, S. S.; SILVA, M. M. C.; COSTA, C. E. F.; ROCHA FILHO, G. N.; ZAMIAN, J. R. Caracterização Físico-Química e Térmica do Biodiesel Etílico de Bacaba (Oenocarpus bacaba, Mart.). In: 48º CONGRESSO BRASILEIRO DE QUÍMICA, Rio de Janeiro, outubro de 2008. Anais...Rio de Janeiro, 48º Congresso Brasileiro de Química, 2008.

COSTA, R.A.B. Estudos da eficiência de operação e consumo de energia em plantas de produção de biodiesel. Dissertação apresentada a Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, pág. 18, 2009.

DAMBISK, L. Síntese de biodiesel de óleo de nabo forrageiro empregando metanol supercrítico. Dissertação para obtenção do título de Mestre em Engenharia de Materiais em Curitiba - UTFPR. Curitiba, pág. 15, 2007.

GERIS, R.; SANTOS, N. A. C.; AMARAL, B. A.; MAIA, I. S.; CASTRO, V. D.; CARVALHO, J. R. M. Biodiesel de soja - reação de transesterificação para aulas práticas de química orgânica.Rev. Quím. Nova, vol.30, n 5,São Paulo, 2007.
MENEGHETTI, S. M. P.; MENEGHETTI, M. R.; BRITO, Y. C. A Reação de Transesterificação, Algumas Aplicações e Obtenção de Biodiesel. Rev. Virtual Quim.5, 63-73, 2013.

SANTOS, A. F. X. G. Catalisadores Heterogéneos para a Produção de Biodiesel. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente na Universidade Técnica de Lisboa -Instituto Superior Técnico. Lisboa pág. 26, 2007.

SANTOS, A.P.B.; PINTO, A.C. Biodiesel: uma alternativa de combustível limpo. Rev. Quimica Nova na Escola, 31, p. 2009.

SERRA, T.M. Desenvolvimento De Catalisadores A Base Deestanho(Iv), Para Produção De Ésteres Metílicos De Ácidos Graxos, Via Transesterificação E Esterificação. Dissertação apresentada a Unidade Acadêmica Centro de Tecnologia-UFAL, Maceió, 2010.

SOUZA, C. A. Sistemas catalíticos na produção de biodiesel por meio de óleo residual. Anais... 6º. Encontro. Energ. Meio Rural, pág. 2-3, 2006.