PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO BRUTO DE GIRASSOL

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1 PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO BRUTO DE GIRASSOL Cesar Aparecido da Silva 1 RESUMO O Brasil por ser um grande produtor de oleaginosas e ao mesmo tempo possuir um déficit energético no que se refere ao diesel, torna-se importante o desenvolvimento de alternativas para suprir esta necessidade e, ao mesmo tempo, contribuir para o aumento de renda da população mais carente e ainda diminuir a poluição causada pelo uso dos combustíveis fósseis. O girassol é uma cultura que se potencializa cada vez mais como uma solução de plantio na entressafra, possuindo diversas espécies que se adaptaram por todo o território brasileiro. O biodiesel é obtido através da transesterificação de ácido graxos com álcoois, em presença de um catalisador. A rota escolhida no experimento para a produção do biodiesel foi à etílica na presença de KOH. Foram obtidas sete amostras em parâmetros distintos, ao avaliar os resultados dos ensaios realizados concluiu-se que o tempo de reação e a quantidade de catalisador adicionado devem ser fatores críticos a serem controlados no processo. Nas condições testadas, a melhor amostra foi aquela que possuía melhor relação estequiométrica entre catalisador-reagente e óleo bruto. Em análise de regressão observou-se que um aumento da dosagem de catalisador aumenta o teor de éster etílico no biodiesel (p<0,001) por promover melhor interação química entre os reagentes. Palavras-chave: Biodiesel, éster etílico, óleo bruto de girassol, etóxido de potássio. 1 INTRODUÇÃO A geração de energia sempre foi motivo de preocupação nos diversos segmentos industriais. Os insumos potencialmente capazes de promover o abastecimento da demanda de geração energética têm originado diversas pesquisas cientificas com o objetivo de amenizar os impactos ambientais ocasionados por sua combustão, mas principalmente porque a maioria destes tem como fonte petrolífera, o que significa em termos práticos, um recurso finito. 1 Engenheiro Ambiental, mestrando em Ecologia e Conservação da Universidade Federal do Paraná (cesar@ocaminhodonirvana.net). 853

2 No Brasil, segundo dados do Ministério de Minas e Energia, foram consumidos em 1999 cerca de 37,5 bilhões de litros de diesel, dos quais 5,3 bilhões de litros necessitaram serem importados, fato que chamou a atenção do governo em procurar um combustível a qual pudesse concorrer com o diesel mineral. Nesse panorama surge o biodiesel como opção. O biodiesel é obtido de fontes renováveis tais como óleos e gorduras vegetais e animal, e de outras fontes. Por ser biodegradável, não tóxico e por possuir baixa concentração de substâncias aromáticas e cancerígenas, recebe o título de combustível ecológico. Pela extensão territorial e devido às condições edafoclimáticas, o Brasil oferece exploração de biomassa com fins alimentícios, químicos e energéticos. Para o biodiesel, se encontram as oleaginosas que são matérias-primas de qualidade para a obtenção do produto, entre elas se encontram a mamona, soja, dendê, babaçu e girassol. O girassol como oleaginosa tem se desenvolvido nas diversas regiões brasileiras, e devido às particularidades agronômicas, ou seja, sua resistência a fatores abióticos, adaptação, ciclo reprodutivo, época de semeadura e a crescente demanda do setor industrial e comercial, a cultura do girassol tem se constituído em uma importante alternativa econômica em sucessão a outras culturas produtoras de grãos, uma vez que os atuais sistemas agrícolas, que utiliza rotação restrita de cultura, são caracterizados pelos altos custos de produção e problemas fitossanitarios. Segundo EMBRAPA 2002, o girassol permite melhor aproveitamento da estrutura de produção com áreas ociosas e máquinas agrícolas, já que pode ser cultivado na entressafra, após a colheita da cultura de verão. Ao se aproveitar à adaptabilidade do cultivo de girassol nas diversas regiões brasileiras para a produção de biodiesel, ameniza-se o déficit energético do país e promove o avanço tecnológico, a inclusão social e o desenvolvimento sustentável, uma vez que nas diretrizes do governo federal dá-se ênfase ao pequeno produtor (CÂMARA DOS DEPUTADOS, 2003). O presente trabalho traz a perspectiva do desenvolvimento de um biodiesel à base de óleo bruto de girassol, com o propósito de estudar suas características físico-químicas para aplicações em bioenergia. 2 MATERIAL E MÉTODOS O óleo bruto de girassol foi obtido por prensagem a frio pela WJC Armazens Gerais Ltda e depois submetido à análises físico-químicas. Inicialmente estimou-se a relação catalisador (KOH) álcool etílico estequiometricamente para a formação de etóxido de potássio, a fim de reagir com o óleo bruto. Escolheu-se agitação lenta para evitar 854

3 turbilhonamento dentro do reator, variou-se durante a produção das amostras o tempo de reação, a temperatura e a quantidade de etóxido de potássio; a quantidade de óleo foi mantida constante. Foram produzidas sete amostras distintas com três repetições cada. Após o tempo de reação lavou-se com água destilada a amostra, sob forte agitação e, centrifugando-a por 20 minutos a 2400 rpm obteve-se a fração do éster. O biodiesel obtido foi secado a vácuo a -660 mmhg e submetido à análises laboratoriais de viscosidade, teor de água por Karl Fisher, densidade a 20ºC, poder calorífico superior (PCS), ponto de fulgor, ponto de névoa e ponto de fluidez. O teor de éster etílico foi obtido através de análise espectral por infravermelho utilizando célula de ZnSe, no equipamento MIDAC FOX Analyser, com ampla faixa de varredura. Os dados obtidos do teor de éster etílico e sua relação com a dosagem de etóxido de potássio foram submetidos à análise de regressão linear com regra de decisão (α) de 5%. 3 RESULTADOS E DISCUSSÃO As análises físico-químicas do óleo bruto de girassol mostraram uma alta viscosidade (31 mm 2 /s). À medida que se aumentou o tempo de reação, inicialmente em 90 minutos, notou-se uma melhora na viscosidade, conforme mostrado na tabela 1, sugerindo que o tempo de reação é um parâmetro importante a ser monitorado durante o processo de obtenção do biodiesel, outros parâmetros, no entanto, não tiveram mudanças significativas. O aumento da temperatura de 60º C para 70º C não produziu nenhum efeito nos parâmetros analisados. Entretanto, ao aumentar a quantidade de etóxido de potássio, de 50 ml para 60 ml houveram mudanças na maioria dos parâmetros analisados, inclusive na viscosidade (tabela 1), sugerindo de imediato, que a relação catalisador-reagente era primordial na fabricação do biodiesel de óleo bruto de girassol. Otimizando a quantidade de catalisador na reação, foi possível obter 100 % de teor de éster etílico, o qual pode ser observado na análise espectral por infravermelho (figura 1). O espectro indica presença do radical hidroxila, possivelmente glicerina, sugerindo que o éster obtido ainda precisa ser melhor purificado. 855

4 Tabela 1 Valores médios encontrados para os diversos parâmetros analisados nas amostras de biodiesel produzido a partir do óleo bruto de girassol. Amostra Ensaios Densidade a 20 C (kg/m 3 ) Viscosidade (mm 2 /s) 12,3 8,5 12,5 12,5 5,7 5,0 5,1 Água por Karl Fischer (ppm ) Poder calorífico superior (cal/g) Ponto de fulgor em vaso aberto ( C ) Ponto de névoa ( C ) Ponto de fluidez ( C) Teor de glicerina bruta precipitado no processo de produção (%) Teor de óleo bruto não reagido 14,04 12,69 15,15 16,01 10,20 3,26 0,0 (%) Teor de éster etílico (%) Catalisador (ml) Temperatura ( o C) absorbância 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0-0,2 OH - biodiesel comp de onda (nm) Figura 1: Espectro infravermelho da amostra de biodiesel produzido a partir de óleo bruto de girassol. O espectro mostra presença do radical hidroxila, sugerindo a presença de glicerina na amostra. A relação entre o teor de éster etílico produzido (Y) e a dosagem do catalisadorreagente (X) foi significativamente evidenciada através do teste de regressão linear (Y=48,15 + 0,73X; p<0,001; F 1,19 = 335; r 2 = 0,95), a normalidade de resíduos foi aceita (Shapiro-Wilk, p>0,05). A figura 2 mostra a relação entre o teor de éster etílico produzido (%) e o catalisador-reagente (ml). 856

5 100 teor_éster_et (%) catalisador (ml) Figura 2: Relação entre o teor de éster etílico (%) e a dosagem em ml do catalisador reagente, p<0,001; r 2 = 0,95. 4 CONCLUSÃO O óleo bruto de girassol mostrou-se viável `a produção de biodiesel. A correta dosagem do catalisador e dos reagentes propiciou teores ótimos de éster etílico, no entanto, o processo precisa ser melhorado a fim de evitar emulsão no biodiesel formado, evidenciado pela presença, na análise espectral, do radical hidroxila. O resfriamento imediato do biodiesel formado deve ser testado com o intuito de aumentar a precipitação da glicerina, tornando o biocombustível mais puro. 5 AGRADECIMENTOS Ao apoio técnico-científico da Divisão de Biocombustíveis do TECPAR. 6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS CÂMARA DOS DEPUTADOS. O biodiesel e a inclusão social. Brasília: Coordenação de Publicações, EMPRESA BRASILEIRA DE PESQUISA AGROPECUÁRIA EMBRAPA. Resultados de pesquisa da Embrapa Soja 2001: girassol e trigo. Londrina: EMPRAPA SOJA, p (Documentos, 199). 857