Artigo. Biodiesel

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Fernanda Amaral** Ivrylle Mourão*** Marayanne de Almeida**** Matheus Coelho***** Tério Necas Bila****** RESUMO Devido ao agravamento dos problemas ambientais gerados pelo aumento de emissões de gases poluentes nos últimos anos, cresce em todo mundo a busca por matérias-primas renováveis, bem como por fontes alternativas de energia. Um dos resultados dessa busca, é a investigação de uma fonte de energia derivado dos óleos vegetais ou gorduras animais, o “Biodiesel”. Este pode ser visto como produto da transesterificação dos triglicerídeos, por via de catálise homogênea tanto quanto heterogênea. No entanto, o biodiesel pode ser produzido a partir de uma grande variedade de matéria-prima, estas incluem, a maioria dos óleos vegetais e gorduras de origem animal, bem como óleos de descarte usualmente chamado de “óleos de frituras”, os fatores geográficos e o objetivo de produção, são os fatores chave **Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrônico: [email protected] . 12/0117355 ***Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrónico: [email protected] . 12/0120763 ****Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrónico: [email protected] . 12/0127563 *****Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrónico: [email protected] . 12/0129345 ******Estudante de Graduação em Engenharia de Processos na Faculdade de Ciencias e Tecnoclogias da Universidade Zambeze e se encontra a cursar a disciplina de combustíveis e biocombustíveis na FGA, Universidade de Brasília, endereço electrónico: [email protected] . 15/0091737 Uso de Óleos Vegetais Como Combustíveis Automotivos Produção de Biodiesel Arti

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Sobre biodiesel

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Page 1: Artigo. Biodiesel

Fernanda Amaral**

Ivrylle Mourão***

Marayanne de Almeida****

Matheus Coelho*****

Tério Necas Bila******

RESUMO

Devido ao agravamento dos problemas ambientais gerados pelo aumento de emissões de gases poluentes nos últimos anos, cresce em todo mundo a busca por matérias-primas renováveis, bem como por fontes alternativas de energia. Um dos resultados dessa busca, é a investigação de uma fonte de energia derivado dos óleos vegetais ou gorduras animais, o “Biodiesel”. Este pode ser visto como produto da transesterificação dos triglicerídeos, por via de catálise homogênea tanto quanto heterogênea. No entanto, o biodiesel pode ser produzido a partir de uma grande variedade de matéria-prima, estas incluem, a maioria dos óleos vegetais e gorduras de origem animal, bem como óleos de descarte usualmente chamado de “óleos de frituras”, os fatores geográficos e o objetivo de produção, são os fatores chave para a escolha da matéria-prima. O fundamental objetivo deste artigo, é de tornar público os estudos semi-quantitativos e qualitativos realizados na produção de biodiesel na escala laboratorial, desde a determinação do índice de acidez da matéria-prima, para melhor decidir sobre o melhor catalizador a usar até à obtenção do produto desejado. O presente estudo, foi possível metodologicamente a partir da revisão de literatura nesta área do conhecimento, como também, através dos experimentos realizados no laboratório da Universidade de Brasília Faculdade Gama.

Palavras-Chave: Triglicerídeos, Biodiesel e Transesterificação

ABSTRACT**Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrônico: [email protected] . 12/0117355 ***Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrónico: [email protected] . 12/0120763****Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrónico: [email protected] . 12/0127563*****Estudante de Graduaçao em Engenharia de Energias na Faculdade de Gama, Unb, endereço electrónico: [email protected] . 12/0129345******Estudante de Graduação em Engenharia de Processos na Faculdade de Ciencias e Tecnoclogias da Universidade Zambeze e se encontra a cursar a disciplina de combustíveis e biocombustíveis na FGA, Universidade de Brasília, endereço electrónico: [email protected]. 15/0091737

Uso de Óleos Vegetais Como Combustíveis Automotivos

Produção de Biodiesel

Artigo

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Due to the worsening of environmental problems caused by the increase of greenhouse gas emissions in recent years, grows worldwide search for renewable raw materials, as well as alternative energy sources. One result of this search is the inverstigation of an energy source derived from vegetable oils or animal fats, the "Biodiesel". This can be seen as the product of transesterification of the triglycerides, by means of heterogeneous as well as homogeneous catalysis. While, biodiesel can be produced starting from a wide variety of raw materials, these include, most vegetable oils and animal fats and oils disposal "usually called oil fried food", geographical factors, and the purpose of production, are the key factors in the choice of raw material. The main objective of this article is to publish semi-quantitative and qualitative studies on biodiesel production in laboratory scale, since the determination of the acid value of the raw material, to better decide on the best catalyst to use to obtain of the desired product. This study was methodologically possible starting of feedback on literature review in this area of knowledge, not only but also, through the experiments conducted in the laboratory of University College Brasília range.

Keywords: Triglycerides, Biodiesel and transesterification

1 INTRODUÇÃO

Estudos e discussões acerca de energias renováveis vem revolucionando o mundo nos últimos tempos, como o biodiesel. Países desenvolvidos como, Alemanha, França, Estados Unidos, até mesmo países sub ou em via de desenvolvimento como Moçambique e Brasil vem desenvolvendo interesses em estudar e produzir este tipo de energia biodegradável para o uso interno tanto quanto para exportação, para o caso de produção em largas escala. É importante ressaltar que a produção deste tipo de energia continua sendo um grande desafio para o mundo, dada a importância do desequilíbrio em rendimento econômico da sua produção e comercialização. Esta fonte de energia pode ser produzida através de transesterificação, também conhecida como alcoolize de óleos vegetais e/gorduras animais, ou simplesmente pela esterificação dos ácidos graxos livres. Um meio alternativo para a produção de biodiesel pode ser a hidroesterificação, que consiste na hidrólise dos triglicerídeos[4].

A via de obtenção por alcoolize pode ser feita mediante uma catalise básica ou ácida, para homogênea e por meio de zeólitas para a heterogênea. Geralmente na escala industrial tem sido usada uma catalise alcalina, por conta de contenção de custos e maximização dos lucros. A estratégia de catálise heterogênea, oferece vantagens técnicas e ambientais em relação a catálise homogênea, pois facilita a purificação dos monoésteres alquílicos, permitem a reciclagem do catalisador sólido ao longo da sua vida útil e minimiza a geração de efluentes[2].

1.1 TRANSESTERIFICAÇÃO DOS TGC

Quatro métodos têm sido desenvolvidos para reduzir a alta viscosidade de óleos vegetais, e assim permitir o seu uso em motores de ciclo diesel sem problemas operacionais, como a formação de incrustações e depósitos. São eles: o uso de misturas binárias com o petrodiesel, pirólise, microemulsificação, e transesterificação[4]. A transesterificação é comumente o método mais usado, e este irá reger o conteúdo do presente artigo. A transesterificação consiste numa sequência

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III

de três reações reversíveis e consecutivas, em que os monoacilglicerídeos e os diacilglicerídeos são os intermediários, em uma solução do metanol ou etanol, acompanhado por um catalizador[7].

Figura. 1. Reação geral de transesterificação

Fonte:[5]

1.2 MATÉRIA-PRIMA

Em todo o mundo as matérias-primas graxas mais típicas para a produção de biodiesel são os óleos vegetais refinados. Neste grupo, a sua escolha varia de uma localização a outra de acordo com a disponibilidade. Geralmente a mais abundante é usualmente a mais empregada para esse fim. Alternativamente aos óleos vegetais tem-se o uso de gorduras animais, geralmente o sebo bovino, que de alguma forma oferece alguma vantagem econômica quando comparado aos óleos vegetais, por este ser considerado de resíduo nas indústrias agroalimentares[4].

1.3 BIODIESEL NO BRASIL E NO MUNDO

Tabela 1. Evolução na produção de biodiesel à escala mundial, desde 2007-2011. Fonte[6]

Graficamente, percebe-se que a Europa lidera a produção de biodiesel, em especial na França e Espanha. Depois da Europa segue a América onde as duas grandes regiões dividem 39% do resto do mundo e Europa os 52%. Para uma análise do ano de 2010 na escala de produção mundial, a Alemanha mostrou-se ter produzido pouco mais de 2,7 milhões de m³ de biodiesel, em seguida a América do Sul através do Brasil e Argentina.

Figura. 2. Proporção de produção de biodiesel no Mundo no ano 2010.

Fonte: [6]

2 PARTE EXPERIMENTAL

2.1 Materiais:

Para a realização do experimento usou-se os seguintes materiais: uma bureta, funil de decantação, suporte, balão volumétrico, béquer, termômetro, papel alumínio, placa de aquecimento e agitador magnético.

Figura 3. Materiais.

Fonte: Autores.

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IV

Figura4. Materiais.

Fonte: Autores

2.2 Reagentes:

Para o respectivo, usou-se os seguintes reagentes: Indicador Fenolftaleína, óleo de girassol, água destilada, catalizador básico de hidróxido de potássio, óleo acidificado, álcool metílico, mistura de tolueno e isopropanol.

2.3 Especificações Técnica

Tabela 2. Tabela de especificações técnicas. Fonte: Os Autores

M(g)

V(ml)

C(mol/L)

Óleo de girasol99,88

___ ___

Óleo acidificado1,010

___ ___

Fenolftaleina___

2 1%

Solvente10 ___ 1:1

Etanol (Titulacao) ___6,1

___

Sol: Metóxido de Potássio

___22,3

___

O tempo de reação de transesterificação é de 30 min após atingir a temperatura de 60oC

2.4 Determinação do índice de acidez de óleo:

O índice de acidez do óleo foi determinado tomando-se como base o método de titulação ácido-base, conforme o método AOCS Cd3d63, usando-se solução metanólica de hidróxido de potássio, como meio titulante.

2.4.1 Procedimentos de titulação:

Pesou-se 10 g da mistura de tolueno e isopropanol e adicionou-se a 1, 010 g de óleo acidificado;

Na mesma mistura adicionou-se 3 gotas do indicador fenolftaleína;

Com ajuda de Metóxido de potássio, fez-se a titulação até atingir o ponto de viragem, onde a mistura mudou-se automaticamente da sua cor inicial, passando a adotar constantemente a cor lilás, como mostra a figura abaixo;

Figura 5. Comparação da amostra titulada e não titulada.

Fonte: Autores

Atingido o ponto de viragem, anotou-se os volumes gastos para o efeito, para posteriormente serem usados na determinação do índice de acidez do óleo. Para o caso em apresso, as seguintes quantidades em volume foram registradas: V1=5,7 ml; V2=6,1 ml.

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V

A determinação foi repetida duas vezes (duplicata), de modo a se confirmar o intervalo correspondente do índice de acidez. Com isso, através da seguinte fórmula obteve se os seguintes resultados:

IA=V (ml ) xC (mol / l ) x 56,1(g/mol)

mamostra(g)

IA1=0,3141 e IA2=0,3383

2.5 Reação de transesterificação

Para esta reação, usou-se 99,88 g de óleo de girassol, uma solução de metóxido de potássio, preparado com a dissolução de 1g de KOH em 22,03 ml de álcool metílico.

2.5.1 Procedimentos da reação:

Pesou-se 99,88g de óleo em uma balança analógica, e numa bureta mediu-se 22,03 ml de metóxido de potássio;

Misturou-se os reagentes num balão volumétrico e deixou-se sob uma constante agitação, através do agitador magnético, durante 30 minutos numa temperatura de 60oc;

A mistura, após os 30 minutos de reação, foi transferida para um funil de separação, onde por ação de catalizador e de gravidade, separou-se as fases através da técnica de diferença de densidades;

Uma vez separadas, lavou-se o produto uma vez com 25ml de água destilada, e por fim foi totalmente separado.

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os resultados obtidos na determinação de índice de acidez, mostram que as condições estavam favoravelmente criadas para se promover uma reação de transesterificação com catálise homogênea básica, sem incorrer a nenhum risco de obtenção de sabão. Caso esse índice extrapolasse um número equivalente a 0,6 por exemplo, da forma como tem acontecido muito com os óleos residuais de frituras, se tornaria inviável e muitas das vezes insustentável o seu uso para produção de biodiesel usando uma catálise básica no meio reacional. Pode-se tomar como alternativas mais viáveis nesse caso o uso de catálise ácida ou então usar uma das melhores soluções que seria o uso da catálise heterogênea, como pode ser o caso das zeólitas como o MCM41, e USY, que são bastantes úteis em obtenção de melhores rendimentos em biodiesel, conforme ditam as literaturas consultadas.

Tomando-se em conta que o experimento foi em escala laboratorial, e meramente qualitativo, obteve se conforme o esperado uma inquestionável separação de fases, tendo sido armazenado no topo de funil o biodiesel, na qualidade de ser o produto com menor densidade quando comparado ao subproduto do armazenado e coletado no fundo do funil, conforme ilustra a figura abaixo.

Figura 6. Separação de fases.

Fonte: Autores

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VI

4 CONCLUSÃO

Satisfatoriamente ao que se esperava pelos relatos literários, obteve-se o biodiesel. Pode-se dizer que o biodiesel produzido era de boa qualidade levando-se em conta de que foi oriundo de um processo laboratorial, pois o biocombustível apresentava uma aparência clara e limpa.

O uso de óleos vegetais para a obtenção de uma fonte de energia vem se mostrando mais importante e inevitável a cada dia, pois quanto mais usarmos biocombustíveis menos será o uso de fontes de energias não-renováveis. Diminuindo-se, portanto, a poluição e destruição ambiental, levando-se em conta que menos compostos tóxicos será liberado no meio ambiente e a diminuição do descarte incorreto de óleos (o que causa grande poluição de águas).

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1]. COSTA, Pedro R e ROSSI, Luciano F. S. Artigo sobre produção do biocombustível alternativo ao óleo diesel através de transesterificação do óleo de soja. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/9n/v23n4/2654;

[2]. CORDEIRO, Claudiney; et al. Catalizadores heterogêneos para a produção de moo ésteres graxos. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/v34n3/21.

[3]. ALICE. Custo de produção de biodiesel no Brasil. Disponível em: http://www.revista.fee.tche.br/index.pho/article.

[4]. KNOTHE, Gerhard; et al. Manual de Biodiesel. São Paulo, Edgar Blucher, tradução, 2006.

[5]. LIMA, Alice Medeiros. Estudos recentes e perspectivas de viabilidade técnico-econômica da produção de biodiesel. Embrapa, 2011. Disponível em, http://www.sifloresta.ufu.br/handle

[6]. GOMIDE, Ricardo borges. Biodiesel no Brasil. Departamento de combustíveis renováveis, São Paulo, 2011. Disponível em: http://www.faap.br/cees/biodiesel/pdf

[7]. QUINTELLA, Cristina M; Et Al. Cadeia do biodiesel da bancada à indústria: Uma visão geral com prospecção de tarefas, oportunidades para P&D&I. Disponível em http://www.scientificcircle.com