Química 2012 Adriana Santos, Rafael Félix e Steven Alves PRODUÇÃO DE BIODIESEL.
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Química 2012Adriana Santos, Rafael Félix e Steven Alves
PRODUÇÃO DE BIODIESEL
Objectivos
• Conhecer os diferentes combustíveis alternativos e algumas alternativas aos
combustíveis;
• Produzir um biodiesel a partir de óleos alimentares queimados;
• Interpretar a reciclagem de materiais orgânicos como fonte de obtenção de
combustíveis;
• Analisar as vantagens e inconvenientes da utilização de combustíveis alternativos;
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
- Elevada dependência que o mundo tem no petróleo;
- Escassez de reservas naturais;
- Instabilidade que caracteriza o mercado internacional;
- Preço atingido pelo barril de crude;
Consequência: necessidade de criação de novos cenários energéticos!
Biocombustíveis
Célula de Combustível, Fotovoltaica e Aerogeradores
Energia Nuclear
Biocombustíveis
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Biocombustíveis
Provêm da biomassa – matéria orgânica de
origem animal ou vegetal
Principal utilização:
- Fonte de energia de veículos a motor;
- Produção de energia eléctrica;
Categorias:
Biodiesel
Biogás
Bioálcool
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
BiocombustíveisBiodieselProduz-se a partir da reacção química entre:
Triglicerídeos + Álcool Ésteres Metílicos e Etílicos
Contidos no azeite ou no óleo de origem animal ou vegetal
Etanol ou Metanol
Na presença de catalisadores
Os Ésteres podem ser misturados com o diesel convencional ou utilizados como
combustível puro. Na generalidade do mundo usa-se um sistema designado por “factor B”,
para indicar a quantidade de biodiesel em qualquer mistura de combustível:
Mais conhecidos: B100; B20; B5; B2
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
BiocombustíveisBiodiesel
-Baixos índices de poluição (obtenção e queima não
contribuem para o aumento da emissão de CO2) e
diminuição da mesma (plantas absorvem CO2);
- Energia renovável (matéria-prima: oleaginosas);
- Menor dependência do petróleo e seus derivados;
- Recurso à superfície (contrariamente aos
combustíveis fósseis);
- Geração de empregos no sector primário (aumento
dos campos de cultivo);
Vantagens:
Fig.1 – Campos de oleaginosas (girassol)
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
BiocombustíveisBiodiesel
- Aumento deveras significativo de campos de
oleaginosas:
1) Perda de biodiversidade;
2) Esgotamento das capacidades do solo
Rotação de culturas
Desvantagens:
-Produção de grandes quantidades de glicerina
Queima gera acroleína – suspeita-se ser cancerígeno
Fig.2 – Campos de soja (desflorestação)
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
BiocombustíveisBiodiesel
-Eventual diminuição da produção de culturas
alimentares em prol da produção de plantas para
biodiesel;
Biodisel através das algas marinhas
Desvantagens:
- A generalidade dos países não possui área suficiente
para cultivo, de modo a produzir biodiesel para todos
os seus veículos;
Fig.3 – Culturas de algas para produção de biodiesel
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
BiocombustíveisBiogás
Constituição: Hidrogénio e Monóxido de Carbono, essencialmente;
É obtido pela digestão anaeróbia de matéria orgânica em condições de temp., pH,
nutrientes e teor de humidade específico.
Produção: naturalmente ou com a implantação de Usinas de biogás
Fig. 4– Usina de Biogás
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
BiocombustíveisBioálcool
Etanol produzido por microorganismos, especialmente leveduras, através da
fermentação de hidratos de carbono e proteínas, contidos nos vegetais, nomeadamente
o milho e a batata, assim como na cana de açúcar.
Etanol de Milho
Maior produtor: EUA (18,3 mil milhões de litros em 2006)
Custo de Produção: 0,21€
Etanol de Cana de Açúcar
Maior produtor: Brasil (15 mil milhões de litros em 2005)
Custo de Produção: 0,17€
Célula de Combustível, Fotovoltaica e Aerogeradores
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Célula de Combustível
Célula eletroquímica que converte a energia química de
um combustível e de um oxidante em energia elétrica.
Fig. 5 – Célula de Combustível
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Célula Fotovoltaica
Dispositivo elétrico capaz de converter a luz (solar) diretamente
em energia elétrica, através do efeito fotovoltaico.
(Energia renovável: Energia Solar)
O que se entende por efeito fotovoltaico?
Produção de corrente elétrica ou tensão elétrica através da exposição à luz de um
determinado material.
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Célula Fotovoltaica
Normalmente, neste tipo de célula, são
utilizadas duas placas de silício tratado para
que dê origem a um campo elétrico positivo
de um lado e negativo do outro.
Quando a luz incide na célula, os eletrões
“saltam” das ligações covalentes no material
semi-condutor, e se este estiver ligado em
ambos os polos por condutores elétricos,
forma-se uma corrente elétrica.Fig. 6– Célula Fotovoltaica
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Aerogeradores
Os aerogeradores são utilizados para produzir
energia elétrica a partir do vento.
(Energia renovável: Energia Eólica)
Existem 4 componentes essenciais para o funcionamento
de um aerogerador:
-Hélices do motor (produz o movimento rotatório);
- Eixo (transmite o movimento rotatório);
- Caixa de engrenagens (alternam a frequência da rotação
do eixo, de forma a transmitir ao gerador uma frequência
adequada);
- Gerador (transforma o movimento mecânico do motor
em energia eléctrica).Fig. 7 - Aerogerador
Energia Nuclear
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Energia NuclearFissão (Representa 6-7% da produção energética mundial)
É uma “energia densa”: com 1kg de Urânio pode produzir-se o equivalente a
10 toneladas de petróleo;
Há um grande desperdício (70%) já que não há reaproveitamento de
matérias ciclo aberto
Novos reatores de “neutrões rápidos” rentabilizam o processo em 100x, levando a crer
que o urânio poderá durar mais tempo que outros recursos não renováveis.
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Energia NuclearFusão
Vantagens relativamente à fissão:
o Mesma densidade energética e baixa poluição;
o Diminuição do desperdício;
o Maior segurança;
o Maior abundância de recursos.
O reaproveitamento de matérias é sempre algo a fomentar, já que:
- Evita o uso de matérias primas extraídas propositadamente para um certo fim,
podendo contribuir para a poupança de recursos finitos;
- Evita o gasto energético associado à extracção, tratamento e transporte de matérias
brutas;
- Reduz o desperdício e a poluição do ambiente com materiais que, se não fossem
reutilizados, seriam despejados e poderiam ter um impacte ecológico bastante
negativo.
Reciclagem de Materiais orgânicos
Na produção de combustíveis, os compostos orgânicos como os lípidos dos óleos
vegetais ou outros materiais biológicos podem ser utilizados com grande potencial
energético, sob a forma original ou com seus derivados (como o biodiesel, o bioetanol
ou o biogás)
APL – Produção de Biodiesel a partir de óleos alimentares usados
APL – Produção de Biodiesel
1ª FASE – Preparação do Óleo Usado
Filtração
Filtrou-se o óleo vegetal usado aquecido a 35ºC (para aumentar a fluidez),
de modo a retirar partículas sólidas em suspensão.
Remoção da Água
Aqueceu-se o óleo até à temperatura de 100ºC, de modo a evaporar a
água que se encontrasse no mesmo, com o cuidado de agitar de modo a
evitar projeções; prolongou-se o aquecimento por 10 minutos.
APL – Produção de Biodiesel
2ª FASE – Determinação da quantidade de Hidróxido de Sódio necessária à neutralização
“Titulação”
1) Dissolveu-se completamente 1g de NaOH (s) (bem seco) num litro de
água.
2) Dissolveu-se 1mL do óleo de cozinha em 10mL de álcool isopropílico.
3) Titulou-se o óleo com a solução alcalina, 1mL de cada vez, e mediu-se o
pH a cada adição, até atingir um valor entre 8-9.
Volume de titulante = 2mL
4) Adicionou-se mais 3,5g de NaOH (s) por litro de óleo.
APL – Produção de Biodiesel
2ª FASE – Determinação da quantidade de Hidróxido de Sódio necessária à neutralização
Desta “titulação” pôde calcular-se a quantidade de solução alcalina
necessária à neutralização.
Como a razão entre o volume de óleo e o volume de solução alcalina foi de
1:2, foram usados 400mL de solução alcalina.
Adicionaram-se 0,7g de NaOH a esta solução, tal como descrito no passo 4.
3,5g NaOH (s) ------ 1 L Óleo x= 0,2 x 3,5 = 0,7g NaOH (s)
X ----------0,2L Óleo
APL – Produção de Biodiesel
3ª FASE – Preparação do Metóxido de Sódio
1) Calculou-se a quantidade de metanol necessária, correspondente a 17,2%
(V/V) em relação ao óleo a utilizar.
2) Misturou-se o metanol calculado em 1. com a solução de NaOH calculada
na fase anterior, obtendo-se o Metóxido de Sódio.
Quantidade de Metanol:
17,2% x 200mL = 34,4mL metanol
Mistura de NaOH (aq) com Metanol:
CH3OH + NaOH -----> Na(CH3O) + H2O
APL – Produção de Biodiesel
4ª FASE – Aquecimento, Sedimentação e Separação
1) Aqueceram-se os 200mL de óleo a uma temperatura de cerca de 50ºC.
2) Adicionou-se ao óleo aquecido o Metóxido de Sódio preparado na 3ª
Fase e agitou-se vigorosamente durante 1 hora.
3) Deixou-se a mistura em repouso, retirando o biodiesel (fase superior)
sempre que este estava suficientemente separado, com o auxílio de uma
pipeta de Pasteur descartável.
APL – Produção de Biodiesel
Biodiesel
Glicerina
Resíduos
Biodiesel extraído e filtrado
Bibliografia
Suporte digital:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Biodisel
http://ambiente.maiadigital.pt/ambiente/mobilidade/mais-informacao-1/sobre-a-mobilidade-em-portugal-e-na-europa-1/combustiveis-alternativos
http://pt.wikipedia.org/wiki/Bioetanol
http://pt.wikipedia.org/wiki/Biog%C3%A1s
http://blogdopereirinha.com/2010/11/05/os-combustiveis-alternativos-biodiesel/
http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solar
http://www.biogas-nord.com/pt/energia-renovavel-por-que-/o-que-e-uma-usina-de-biogas-