COMPARAÇÃO ENTRE A EFICIÊNCIA DO ADSORVENTE MAGNESOL, VIRGEM E RECUPERADO, PARA PURIFICAÇÃO DE BIODIESEL.

Transcrição

1 COMPARAÇÃO ENTRE A EFICIÊNCIA DO ADSORVENTE MAGNESOL, VIRGEM E RECUPERADO, PARA PURIFICAÇÃO DE BIODIESEL. Bruna Naidon Coelho brunancoelho@gmail.com Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PUCRS, Faculdade de Química. Avenida Ipiranga, Partenon, Porto Alegre - RS, Eduarda Borba Fehlberg - eduardafehlberg@hotmail.com Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PUCRS, Faculdade de Química. Fernando Lagni Martins fernandolagni@gmail.com Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PUCRS, Faculdade de Química. Profº Dr. Marcus Seferin - seferin@pucrs.br Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul PUCRS, Faculdade de Química. Resumo: Nos dias de hoje, é de suma importância á busca por combustíveis renováveis em substituição aos combustíveis fósseis. O biodiesel, que está inserido neste contexto, é proveniente de diversos óleos vegetais que são matérias primas renováveis. A utilização de óleo de fritura para a produção de biodiesel além de ser economicamente muito viável também traz diversos benefícios ao meio ambiente: reduz grande parte das emissões de gases tóxicos a atmosfera, como também traz o reaproveitamento do óleo de fritura que, descartado de forma incorreta, torna-se poluente á águas e solo. Porém, para o biodiesel ser substituto paro o diesel, ele deve seguir alguns parâmetros adotados pela ANP - Agência Nacional de Petróleo, consequentemente, após a transesterificação do óleo, é importante ser realizado uma etapa de purificação para que os subprodutos da reação sejam retirados. Na purificação são realizadas algumas lavagens que podem ser efetuadas através de duas vias: úmida ou seca, na qual, por razões ecológicas, foi escolhido para este trabalho a rota de lavagem via seca, onde foi utilizado como adsorvente químico o Magnesol. Visando o reaproveitamento de materiais, foi realizado uma comparação entre o biodiesel purificado com Magnesol virgem e reaproveitado, onde a recuperação deste adsorvente deu-se com a lavagem do mesmo com uma base, o hidróxido de sódio. Com as análises realizadas, percebeu-se que o magnesol virgem é pouco mais eficiente que o reaproveitado, mas mostrou-se promissor para próximas pesquisas. Palavras-chave: Biodiesel, Magnesol, recuperação. COMPARISON BETWEEN THE EFFICIENCY OF ADSORBENT MAGNESOL, VIRGIN AND RECOVERED, FOR BIODIESEL PURIFICATION. Abstract: Nowadays, it is very important to search for renewable fuels to replace fossil fuels. Biodiesel, which is inserted in this context, comes from various vegetable oils that are renewable raw materials. The use of cooking oil to biodiesel production as well as being economically very viable also brings several benefits to the environment : greatly reduces the emission of toxic gases to the environment, and also brings the recycling of frying oil, that if is disposed incorrectly, becomes a pollutant for the water and soil. However, for biodiesel be a substitute for the diesel, it should follow some parameters adopted by ANP - National Agency of Petroleum, consequently, after transesterification of the oil, it is important be performed a purification, therefore the by-products of the reaction will be removed. In the purification are performed some washes that can be carried out through two ways: wet or dry, which, for environmental reasons, was chosen

2 for this work the route via dry washing, which was used as the chemical adsorbent the Magnesol. In order to reuse the materials, a comparison was made between the purified biodiesel virgin and the recycled with Magnesol, where the recovery of this adsorbent was given with the washing thereof with a base, sodium hydroxide. To our analysis, it was noticed that the virgin magnesol is slightly more efficient than repurposed, but showed promise for future research. Keywords: Biodiesel, Magnesol, recuperation. 1. INTRODUÇÃO No mundo moderno, percebemos uma alta dependência pelo combustível fóssil, o que acaba trazendo uma enorme preocupação econômica e ambiental, tendo em vista as crescentes elevações do custo dos combustíveis e potenciais prejuízos que sua produção e uso possam trazer ao meio ambiente. Assim, a busca por recursos energéticos renováveis, acessíveis e que, consequentemente, impliquem em menores impactos ao meio ambiente é crescente. Nesse contexto insere-se a produção de biodiesel (FERNANDES, 2008). O uso do óleo vegetal como combustível pode danificar o motor do ciclo diesel como, causando a ocorrência do excesso de depósitos de carbono no motor; obstrução nos filtros de óleo e bicos injetores; a diluição parcial do combustível no lubrificante; e o comprometimento da durabilidade do motor, influenciando um aumento em seus custos de manutenção (KUCEK, 2004). Porém, transesterificando este mesmo óleo, temos por sanados alguns destes problemas como: melhor qualidade de ignição, melhor ponto de fluidez, viscosidade e densidade específica sendo assim compatível ao diesel (CHRISTOFF, 2006). A produção de biodiesel, além do deslocamento do uso de combustíveis fósseis para a utilização de combustível renovável, também traz a tona vantagens ao meio ambiente, como a redução dos níveis de emissões de material particulado e de óxido de enxofre à atmosfera (HOLANDA, 2004). Particularmente benéfica ao meio ambiente é a produção de biodiesel a partir de óleo de cocção - óleo de fritura usado, pois se utiliza de um importante passivo ambiental urbano como fonte de combustível. O descarte do óleo de cocção traz dificuldades para o usuário final do produto, uma vez que não pode ser descartado no esgoto, não pode ser descartado em lixo orgânico ou seco, ou diretamente depositado no solo. Vários impactos ao ambiente são causados pelo descarte indevido do óleo de cocção, pois quando em contato com água interfere na passagem de luz na água, retarda o crescimento vegetal, interfere no fluxo de água e impede a transferência do oxigênio para a água o que impede a vida nestes sistemas. Quando em contato com o solo, o mesmo impermeabiliza o solo, impedindo que a água se infiltre, piorando o problema das enchentes. Neste trabalho estudou-se o uso de adsorvente sólido na etapa de purificação dos produtos de transesterificação, via rota metílica, de óleo de cocção filtrado. O catalisador empregado foi o hidróxido de potássio e magnesol como adsorvente. O magnesol é constituído por silicato de magnésio e sua reutilização, após ser submetido a processos de purificação, foi também avaliada. Os principais materiais encontrados no adsorvente ao final do processo de lavagem são subprodutos da reação de transesterificação, tais como triacilgliceróis (não reagido), metanol, catalisador, mono e diacilgliceróis, sabões, glicerina e água (FACCINI, 2008). Como objetivo principal deste trabalho, procurou-se um processo para purificar o Magnesol utilizado para a purificação do biodiesel. Para esta limpeza foi utilizado uma solução alcalina de NaOH e após, o Magnesol foi centrifugado e levado a

3 estufa para ser reutilizado. Foi lavado com este Magnesol um biodiesel virgem, para que assim fosse possível a comparação entre o biodiesel lavado com um adsorvente virgem, e outro biodiesel lavado com o adsorvente reaproveitado. 2. MATERIAIS E MÉTODOS O biodiesel obtido para as análises foi produzido a partir de óleo de fritura em regime de batelada. Amostras então foram coletadas de um processo químico cuja transesterificação foi feita utilizando 1% de catalisador básico, hidróxido de potássio (KOH), referente á massa de óleo de fritura e metanol na proporção molar de 6:1 referente ao triglicerídeo. A reação foi deixada sob agitação constate a temperatura de 60ºC. Após uma hora de reação, a mesmo foi colocada em um funil de separação para a separação da fase com biodiesel, da fase do glicerol, conforme a imagem 1. Imagem 1. Funil de separação com biodiesel e glicerina Como mencionado anteriormente, neste processo são encontrados alguns subprodutos da reação que necessitam serem retirados. Para isso, foi utilizado o adsorvente Magnesol 1,5% referente a massa de bioiesel a ser purificado. Sob agitação constante e aquecimento de 50ºC, a lavagem é deixada por aproximadamente uma hora. Para a separação do biodiesel purificado do Magnesol, utilizou-se da filtração á vácuo com funil de büncher. Este produto foi chamado de Biodiesel purificado 1. O Magnesol foi retirado para sua posterior lavagem. Foi realizada uma lavagem com hidróxido de sódio (NaOH), na qual sob agitação, foi deixado durante 15 minutos.

4 Imagem 2. Magnesol e hidróxido de sódio antes da separação Utilizando-se de uma centrífuga, a solução foi colocada em tubos falcon para que o adsovente fosse decantado para a separação da fase aquosa da fase sólida. Após a decantação, a fase sólida colocada em estufa a 60ºC por um dia. Imagem 3. Magnesol recuperado Após o Magnesol estar seco, o mesmo foi reutilizado para a lavagem do biodiesel virgem, igualmente como ocorreu na primeira etapa. O produto desta reação foi chamado de Biodiesel purificado 2. Terminada esta etapa, o biodiesel virgem, Biodiesel purifica 1 e 2 foram retirados para as seguintes analises: 2.1. FTIR Foi realizado a análise via Espectroscopia na faixa do Infra-vermelho (FTIR) com placa ATR do biodiesel virgem e os dois purificados para comparar grupos funcionais diferentes entre eles. O Espectro da imagem 4 a seguir refere-se ao biodiesel virgem.

5 Imagem 4. Espectro 1 referente ao biodiesel virgem. Algumas bandas, que estão sendo indicadas pelas setas coloridas, serão utilizadas para comparação entre os demais espectros. São de grande relevância as frequências de vibração entre cm -1 referente ao estiramento O-H, indicado pela seta de cor verde; cm - 1 referente ao estiramento C-H insaturados presentes nos monoglicerídeos de soja, que está representado pela seta de cor azul; 2924 cm -1 referente ao C-H saturação, representado pela seta cor roxa; 1747 cm -1 referente ao C=O estiramento característico de biodiesel por pertencer ao grupo funcional éster, representado pela seta de cor rosa.

6 Imagem 5. Espectro 2 referente ao biodiesel purificado 1. O biodiesel purificado 1 apresentou algumas diferenças nas bandas, indicando a eficiência das purificação via seca. Comparando a imagem 5 acima, com espectro anterior, percebe-se que o estiramento referente ao O-H, seta verde, praticamente some, indicando que impurezas como metanol, água e glicerol foram retirados. A banda referente ao estiramento C-H insaturados, presentes nos monoglicerídeos e representado pela seta azul, também houve uma significativa diminuição, indicando que este subproduto foi retirado do biodiesel.

7 Imagem 6. Espectro 3 referente ao biodiesel purificado 2. A imagem 6, referente ao biodiesel purificado 2, apresentou algumas melhorias em relação ao espectro 1, porém, não se mostrou tão eficiente quanto o espectro 2. No estiramento referente ao O-H, seta verde, o espectro 3 ficou muito semelhante ao espectro 2, indicando novamente que impurezas como metanol, água e glicerol foram retirados. Porém, a banda referente ao estiramento C-H insaturados, seta azul, presentes nos monoglicerídeos não houve uma significativa mudança. Neste ponto de vista, tem-se que o adsorvente virgem foi mais eficiente que o adsorvente reaproveitado, porém, o espectro 3 mostrou-se eficiente em alguns pontos relevantes para a purificação do biodiesel Índice de Acidez A importância da análise do índice de Acidez do biodiesel deve-se ao fato que o aumento na acidez do mesmo pode aumentar ou acelerar a corrosão do motor. Segundo a ANP do Brasil, atualizada julho de 2008, o índice de acidez do biodiesel não pode passar de 0,5 mg KOH/ g de amostra. A tabela 1 a seguir indica os valores encontrados na s amostras de biodiesel. Tabela 1. Índice de Acidez do biodiesel virgem e purificado 1 e 2 Amostra Acidez (mg KOH/g amostra) Biodiesel virgem 0,0055 Biodiesel purificado 1 0,018 Biodiesel purificado 2 0,016

8 Os valores encontrados para todas as amostras de biodiesel encontram-se dentro dos parâmetros exigidos pela ANP. O biodiesel virgem apresentou um valor inferior aos demais. Já ambos purificados apresentaram valores semelhantes, demonstrando que ambas lavagens foram eficientes neste parâmetro que é indispensável para obtermos um biodiesel de qualidade evitando posteriores problemas ao motor do automóvel. 3. CONCLUSÕES O uso do Magnesol como adsorvente de biodiesel, é uma rota viável, econômica e de menor geração de resíduos, comparando-o com a etapa de purificação via úmida onde é utilizado água como agente purificante. A reutilização do Magnesol, via alcalina com hidróxido de sódio, não demonstrou-se tão eficiente quanto o uso do virgem, porém, alguns pontos puderam ser ressaltados que o mesmo teve tal eficiente como o virgem. Outros parâmetros exigidos pela ANP podem ser levantados, analisados e posteriormente, comparados para que se possa fazer uso deste método de recuperação do adsorvente Magnesol para purificação de biodisel. Agradecimentos PET. Ao FINEP E CNPq (REF 2520/2009) pelo auxílio financeiro e Ministério da Educação, pelas bolsas do programa 4. REFERÊNCIAS E CITAÇÕES CHRISTOFF, P., Produção de biodiesel a partir do óleo residual de fritura comercial. Curitiba: LACTEC, 7 p., Tese (Mestrado em desenvolvimento de tecnologias), Instituto de engenharia do Paraná, FACCINI, C. S., Uso de adsorvente na Purificação de biodiesel. Porto Alegre: UFRGS, Tese (Mestrado em Química), Instituto de Química, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, FERNANDES, R. C. M., Biodiesel a partir de óleo residual de fritura: Alternativa energética e desenvolvimento sócio-ambiental. Rio de Janeiro: UFRN, 2 p., XXVIII Encontro nacional de engenharia de produção, Rio de janeiro, KUCEK, K. T. Otimização da Transesterificação Etílica do Óleo de Soja em Meio Alcalino. Paraná: UFP, 7 P., Dissertação (Mestrado em Química Orgânica) Setor de Ciências Exatas, Universidade Federal do Paraná, Curitiba, HOLANDA, A., Biodiesel e inclusão social. Brasília: Câmara de Deputados, Centro de Documentação e Informação. LÔBO, I.V. e FERREIRA, S. L. C. Biodiesel: Parâmetros de qualidade e métodos analíticos. Bahia, Departamento de Química Analítica, Instituto de Química, Campus Universitário de Ondina, Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2009 PEREIRA, D. Citação de referências e documentos eletrônicos. Disponível em: < Acesso em 8 de março 2014.