PABLO VINÍCIUS SOARES DA SILVA ESTUDO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE ÓLEO DE COCO BRUTO VIA CATÁLISE BÁSICA

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO SEMI-ÁRIDO CAMPUS ANGICOS DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS, TECNOLÓGICAS E HUMANAS CURSO DE BACHARELADO EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA PABLO VINÍCIUS SOARES DA SILVA ESTUDO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE ÓLEO DE COCO BRUTO VIA CATÁLISE BÁSICA ANGICOS-RN 2013

2 PABLO VINÍCIUS SOARES DA SILVA ESTUDO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE ÓLEO DE COCO BRUTO VIA CATÁLISE BÁSICA Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido UFERSA, Campus Angicos para a obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia. Orientador (a): Profª. Dra. Elisângela Lopes Galvão (UFERSA/ Angicos). Coorientador: Prof. Me. Ricardo Henrique Rocha de Carvalho (UFERSA/ Mossoró) ANGICOS-RN 2013

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4 PABLO VINÍCIUS SOARES DA SILVA ESTUDO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE ÓLEO DE COCO BRUTO VIA CATÁLISE BÁSICA Monografia apresentada à Universidade Federal Rural do Semi-Árido- UFERSA, Campus Angicos para a obtenção do título de Bacharel em Ciência e Tecnologia.

5 Dedico este trabalho aos meus pais MARIA DA CONCEIÇÃO SOARES DA SILVA e PEDRO PAULO FERREIRA DA SILVA, por estarem do meu lado em todos os momentos de minha vida fazendo com que eu não desistisse dos meus objetivos, tenho-os não só como pais, mais também como meus exemplos de vida.

6 AGRADECIMENTOS A Deus, por ter me dado forças para terminar mais uma etapa da minha vida, proporcionando-me luz e muita paciência, para conseguir lidar com os percalços do trajeto. A toda a minha família, pelo apoio a mim conferido. E especial a meu tio HAMILTON CÉSAR GABRIEL SOARES, por ser a minha fonte de inspiração durante a minha caminhada. A minha namorada ALDILENE BEZERRA PINHEIRO, pelo seu amor, carinho, compreensão e, principalmente, paciência nos momentos que estive ao seu lado. A minha orientadora Prof.ª Dra. ELISÂNGELA LOPES GALVÃO, que me proporcionou uma grande oportunidade, acreditando em meu potencial, tendo paciência e disponibilizando do seu tempo para que esse trabalho acontecesse. Ao meu coorientador Prof. RICARDO HENRIQUE ROCHA DE CARVALHO por disponibilizar de seu tempo para demonstrar as etapas de síntese do biodiesel. Ao ANTÔNIO ANDRÉ DE SOUZA e família, pela ajuda muito importante na produção do óleo de coco, tanto na doação da matéria-prima, como no processo de fabricação do mesmo. À UFRPE e a professora Suzana Pedroza, pela ajuda com a realização das análises cromatográficas. A banca examinadora desse trabalho Prof.ª Ma. ANDRÉA GALINDO CARNEIRO ROSAL e o Prof. Me. FRANCISCO SOUTO DE SOUSA JÚNIOR, aceitando o convite e disponibilizando o seu tempo para colaborar com este trabalho. A todos os professores da UFERSA Campus Angicos, pelos ensinamentos passados ao longo do curso. A todos o meus colegas da turma de , que fizeram parte desse capítulo da minha vida. A UFERSA Campus Angicos, por ter me ensinado a ver o mundo com outros olhos e a tantos outros que colaboraram para a realização deste trabalho.

7 A mente que se abre a uma nova ideia jamais voltará ao seu tamanho original. (Albert Einstein)

8 RESUMO Nos últimos anos, as pesquisas no sentido de fornecer fontes de energia alternativas ao petróleo e que possam suprir as necessidades energéticas da população mundial tem recebido bastante atenção. O biodiesel é uma destas novas fontes de energia; além de renovável e menos poluente que o combustível de origem fóssil, quando produzido a partir de fontes vegetais, contribui com a retirada de dióxido de carbono da atmosfera. Nesse trabalho objetivou-se estudar o uso do óleo de coco bruto na produção de biodiesel, avaliando o efeito das variáveis: razão molar óleo/álcool, temperatura do sistema reacional e percentagem de catalisador no rendimento da reação de transesterificação. O biodiesel de coco foi produzido via catálise básica, tendo como catalisador o hidróxido de sódio. O rendimento da reação variou de 36,2 a 84,1% e os resultados mostraram que as variáveis que apresentaram maior efeito sobre o rendimento da reação de transesterificação do óleo de coco foram o percentual de catalisador e a razão molar óleo/álcool. Palavras-chave: Biodiesel. Óleo de Coco. Transesterificação. Catálise básica.

9 LISTA DE FIGURAS FIGURA 1- POTENCIALIDADE BRASILEIRA PARA PRODUÇÃO DE OLEAGINOSAS POR REGIÃO FIGURA 2 - REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO PARA PRODUÇÃO DO BIODIESEL FIGURA 3 FLUXOGRAMA DE PRODUÇÃO DO ÓLEO DE COCO BRUTO FIGURA 4 - APARATO UTILIZADO NA SÍNTESE DO BIODIESEL FIGURA 5 - ETAPA DE LAVAGEM DO BIODIESEL FIGURA 6 - AMOSTRA DE BIODIESEL ENVIADA PARA ANÁLISE E AMOSTRA DA GLICERINA (SUBPRODUTO DA REAÇÃO) FIGURA 7 - VISUALIZAÇÃO DO ASPECTO DO BIODIESEL OBTIDO

10 LISTA DE TABELAS TABELA 1 - DADOS DE PRODUTIVIDADE E RENDIMENTO DE ALGUMAS CULTURAS OLEAGINOSAS DE ACORDO COM AS REGIÕES PRODUTORAS TABELA 2 - ESPECIFICAÇÃO DO BIODIESEL TABELA 3 - INTERVALO DE ESTUDO DAS VARIÁVEIS DO PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL TABELA 4 - PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL UTILIZADO NA SÍNTESE DO BIODIESEL DE ÓLEO DE COCO TABELA 5 - VALORES DE RENDIMENTO BRUTO OBTIDO PARA CADA CONDIÇÃO EXPERIMENTAL

11 LISTA DE GRÁFICOS GRÁFICO 1 - COMPOSIÇÃO EM ÁCIDOS GRAXOS DO ÓLEO DE COCO BRUTO GRÁFICO 2 - RENDIMENTO BRUTO EM FUNÇÃO DA RAZÃO MOLAR ÓLEO/ÁLCOOL UTILIZADA GRÁFICO 3 - RENDIMENTO BRUTO EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA REACIONAL UTILIZADA GRÁFICO 4 - RENDIMENTO BRUTO EM FUNÇÃO DO PERCENTUAL DE CATALISADOR UTILIZADO

12 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ANP Agência Nacional do Petróleo; CG Cromatografia gasosa; HA Hectare; INT Instituto Nacional de Tecnologia; KOH Hidróxido de potássio; NaOH Hidróxido de sódio; n biodiesel número de mols do biodiesel produzido; n óleo número de mols do óleo de coco PRÓ-ALCOOL Programa Nacional do Álcool R bruto rendimento bruto; TON tonelada; UFC Universidade Federal do Ceará.

13 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA BIODIESEL Breve histórico Distribuição geográfica das principais oleaginosas no Brasil MATÉRIA-PRIMA O óleo de coco Extração do óleo de coco PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO BIODIESEL Especificação brasileira do biodiesel PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL Transesterificação por Catálise Básica Homogênea Transesterificação por Catálise Ácida Homogênea Transesterificação por Catálise Heterogênea Transesterificação por Catálise Enzimática FATORES QUE AFETAM A REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO Presença de ácidos graxos livres e umidade Tipo de álcool e razão molar óleo/álcool utilizado Tipo e concentração do catalisador Tempo e temperatura de reação Intensidade da agitação MATERIAL E MÉTODOS OBTENÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA (ÓLEO DE COCO BRUTO) ANÁLISE CROMATOGRÁFICA DO ÓLEO DE COCO PRODUÇÃO DO BIODIESEL VARIÁVEIS ANALISADAS ANÁLISE CROMATOGRÁFICA DO BIODIESEL PARA CÁLCULO DO RENDIMENTO RESULTADOS E DISCUSSÕES COMPOSIÇÃO EM ÁCIDOS GRAXOS DO ÓLEO DE COCO BRUTO PRODUÇÃO DO BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE COCO BRUTO RENDIMENTO BRUTO DA REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS NO RENDIMENTO CONCLUSÕES REFERÊNCIAS... 43

14 12 1 INTRODUÇÃO Na atualidade, a sociedade tem se preocupado cada vez mais com a questão ambiental, principalmente motivada pelas transformações climáticas que vem ocorrendo em nosso planeta nas últimas décadas. Tais transformações tem resultado em desastres naturais, agravados pelo crescente aquecimento global, o qual é decorrente de diversas causas, entre elas, a emissão de gases poluentes oriundos da queima de combustíveis, tanto na indústria quanto na crescente frota de veículos automotores (MACHADO NETO, 2011). É conhecido que a queima dos combustíveis derivados do petróleo, denominados de combustíveis fósseis, são um dos maiores contribuintes para a emissão dos gases que poluem o nosso planeta. Além disso, o petróleo é não renovável, o que põe em risco a dependência dessa fonte de energia. Estes fatores levam a busca de pesquisas para fornecer fontes de energia alternativas que possam suprir as necessidades energéticas da população mundial. Neste aspecto, os biocombustíveis apresentam vantagens frente aos combustíveis fósseis uma vez que, além de renováveis e menos poluentes, quando produzidos a partir de fontes vegetais ainda podem contribuir com a retirada de dióxido de carbono da atmosfera. Tal efeito é resultado do processo natural de fotossíntese da planta, que consome CO 2 para ocorrer. Além disso, os biocombustíveis podem ser produzidos a partir de diferentes culturas vegetais, o que aumenta consideravelmente as alternativas para a produção destes combustíveis alternativos (FONTANA, 2011; MACHADO NETO, 2011). No Brasil, a criação do Programa Nacional do Álcool (PRÓ-ALCOOL) pelo governo foi a primeira tentativa para impulsionar o desenvolvimento da produção de combustíveis renováveis, porém os veículos comerciais, como os caminhões, ainda continuaram a utilizar o diesel mineral como combustível (ARAÚJO, 2008). Embora as pesquisas com a produção de combustíveis renováveis tenham se iniciado na década de 1920, somente há poucos anos é que o uso de biocombustíveis em motores de ciclo diesel começaram a ser implementados. O impulso na produção e comercialização do biodiesel começou após a implantação de plantas industriais nos Estados Unidos no final da década de No Brasil, os primeiros passos para a regulamentação do uso do biodiesel se deram em setembro

15 13 de 2004, o que tem estimulado as pesquisas de produção do biodiesel utilizando diversas oleaginosas nacionais, como a soja, milho, algodão, mamona, girassol, coco e dendê (ARAÚJO, 2008). Nesse sentido pretende-se estudar o uso do óleo de coco bruto na produção de biodiesel, com vistas a fornecer dados de rendimento da reação do biodiesel produzido a partir desta cultura oleaginosa, a qual é bastante comum na região nordeste.

16 14 2 OBJETIVOS 2.1 GERAL coco bruto. Ampliar o conhecimento da produção de biodiesel obtido a partir do óleo de 2.2 ESPECÍFICOS Identificar a composição em ácidos graxos do óleo de coco (matéria-prima); Produzir o biodiesel via catálise básica utilizando o óleo de coco como matéria-prima; Verificar a influência dos parâmetros de processo: razão molar óleo/álcool, percentual de catalisador e temperatura sobre o rendimento da reação de produção do biodiesel. Analisar o biodiesel produzido através da cromatografia gasosa para avaliar o rendimento da reação de produção do biodiesel.

17 15 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1 BIODIESEL Por possuir características físico-químicas semelhantes às do diesel mineral, o biodiesel é considerado seu substituto natural, com a vantagem de ser um combustível que pode ser produzido a partir de fontes renováveis, como óleos vegetais, gorduras animais e óleos usados para a cocção de alimentos (fritura) (FONTANA, 2011). Segundo Lima Neto et al., (2006) o biodiesel é definido quimicamente como éster monoalquílico de óleos vegetais e ou gordura animal, que pode ser produzido a partir de uma reação de transesterificação tendo a glicerina como subproduto. O biodiesel apresenta algumas vantagens quando comparado aos combustíveis fósseis: além de seu caráter renovável, seu uso possibilita uma expressiva capacidade de redução da emissão de matéria particulada e gases poluentes causadores do efeito estufa, sendo ainda biodegradável e não tóxico (FONTANA, 2011). Ao contrário dos derivados de petróleo, o biodiesel é produzido desde o princípio pelo homem, com matérias-primas oriundas de práticas agrícolas, ou seja, de fontes renováveis. Além disso, todo o gás carbônico emitido na queima do combustível é capturado pelas plantas, tornando sua produção segura do ponto de vista ambiental (MACHADO NETO, 2011; ARAÚJO, 2008) Breve histórico Não é de hoje que a humanidade busca fontes alternativas de energia. A utilização de óleo vegetal como fonte combustível para uso em motores vem de outrora. Em 1900, Rudolph Diesel apresentou uma patente de motor na Exposição Universal em Paris, tendo como combustível óleo de amendoim, cultura bastante difundida nas colônias francesas na África. No entanto, a abundância na oferta de petróleo na época e o seu preço acessível favoreceram a utilização dos derivados de petróleo nos motores de combustão (MACHADO NETO, 2011). Devido a sua elevada viscosidade, que impedia uma injeção adequada nos motores, além dos depósitos de carbono nos cilindros e nos injetores, o combustível de origem vegetal utilizado apresentou dificuldades nos motores por compressão.

18 16 Para minimizar os problemas acarretados pela utilização do óleo vegetal in natura, os pesquisadores chegaram a descoberta da transesterificação, que é a reação da molécula de óleo (ácido graxo) com o álcool, transformando-o em glicerina (separados após a reação) e ésteres (utilizado como o combustível). De acordo com Fontana (2011), o registro da primeira patente de fabricação do biodiesel está documentado como uma patente belga de 31 de agosto de 1937 em favor do pesquisador C. G. Chavanne, da Universidade de Bruxelas (FONTANA, 2011 p. 83). No Brasil, desde a década de 20, o Instituto Nacional de Tecnologia INT já estudava e testava combustíveis alternativos e renováveis. Nos anos 60, buscaram produzir óleo através dos grãos de café. Para lavar o café de forma a retirar suas impurezas (impróprias para o consumo humano) foi usado o álcool da cana de açúcar. A reação entre o álcool e o óleo de café resultou na liberação de glicerina, e formação do éster etílico, produto que hoje é chamado de biodiesel (PRESTES, 2007). Entretanto, o precursor dos biocombustíveis no Brasil foi o etanol, quando na década de 70 o governo Brasileiro implementou o Programa Nacional do Álcool (PRÓ-ALCOOL) devido a grande crise mundial do petróleo iniciada em Apostaram nessa nova fonte de energia, inicialmente por ser mais barata, e diminuir a quantidade de gases poluentes, podendo ser utilizado integralmente ou misturado com a gasolina (FONTANA, ). Quanto ao biodiesel, patentes registradas no INPI (Instituto Nacional da Propriedade industrial) em 1980 atestam o Engenheiro Químico e professor da UFC Expedito José de Sá Parente, como sendo o pioneiro na síntese e aplicação do biodiesel no Brasil (FONTANA, 2011). Ainda segundo Fontana (2011), embora tenha sido anunciado no mesmo ano em cerimônia realizada em Fortaleza-CE na presença do Presidente da República, o biodiesel nordestino não recebeu a devida atenção, sobretudo devido a ênfase que se dava ao embrionário PRÓ-ÁLCOOL. Somente recentemente, em setembro de 2004, o governo brasileiro deu o primeiro passo para regularizar o uso do biodiesel no Brasil (ARAÚJO, 2008). De acordo com a Lei Nº , de Setembro de 2011 e regulamentada pela ANP (Agencia Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis), define biocombustível como: uma substância derivada de biomassa renovável, incluindo o etanol e o biodiesel, que podem ser empregada diretamente ou mediante alterações em motores a combustão interna ou para outro tipo de geração de energia, podendo

19 17 substituir parcialmente ou totalmente o combustíveis de origem fóssil Distribuição geográfica das principais oleaginosas no Brasil As oleaginosas são plantas cultivadas das quais é possível extrair óleo, usado como matéria-prima na produção de biodiesel. Cada oleaginosa, dependendo da região na qual é cultivada e segundo as condições de clima e de solo, apresenta características específicas na produtividade por hectare e na percentagem de óleo obtida da amêndoa ou grão. A produtividade obtida também está diretamente associada às tecnologias de cultivo, à qualidade da semente e às tecnologias de processamento praticadas (SEBRAE, 2013). A Tabela 1 ilustra a relação das espécies, produtividade e rendimento de acordo com as regiões produtoras. Tabela 1 - Dados de produtividade e rendimento de algumas culturas oleaginosas de acordo com as regiões produtoras ESPÉCIE PRODUTIVIDADE (TON/HA) PORCENTAGEM DE ÓLEO REGIÕES PRODUTORAS RENDIMENTO (TON ÓLEO /HA) Algodão 1 0,86 a 1,4 15 MT, GO, MS, BA e MA 0,1 a 0,2 Amendoim 1 1,5 a 2 40 a 43 SP 0,6 a 0,8 Dendê 2 15 a BA e PA 3 a 6 Girassol 1 1,5 a 2 28 a 48 GO, MS, SP, RS e PR 0,5 a 0,9 Mamona 1 0,5 a 1,5 43 a 45 Nordeste 0,5 a 0,9 Pinhão manso 2 2 a a 52 Nordeste e MG 1 a 6 Soja 1 2 a 3 17 MT, PR, RS, GO, MS, MG e SP 0,2 a 0,4 Fonte: SEBRAE (2013) 1. Ciclo de vida anual 2. Ciclo de vida perene

20 18 A Figura 1 apresenta as potencialidades brasileiras para produção de culturas oleaginosas nas diversas regiões do Brasil. Na região Norte destacam-se o babaçu e o dendê; na região Nordeste: o algodão e a mamona; na região Centro-Oeste: o algodão e a soja; na região Sudeste: a soja e o girassol e na Região Sul: o girassol. Figura 1- Potencialidade brasileira para produção de oleaginosas por região. Fonte: Salvador et al. (2009) Embora, o coco não figure entre as principais fontes oleaginosas no Brasil, o presente trabalho ressalta importantes características que tornam esta cultura merecedora de atenção, como modo de torná-la mais uma alternativa na produção brasileira de biodiesel.

21 MATÉRIA-PRIMA O óleo de coco O coqueiro (Cocos Nucifera L.) é uma espécie de origem asiática, que foi introduzida no Brasil em Atualmente se apresenta naturalizado em longas áreas da costa nordestina (SOBRAL, 1976 apud Souza et al., 2012). Dentre os estados brasileiros, os principais produtores são a Bahia, Sergipe e o Rio Grande do Norte, que aparece como o terceiro maior produtor do país. As variedades mais comuns no Brasil são o coqueiro gigante, o anão e o híbrido, o qual é proveniente do cruzamento natural ou artificial entre as variedades gigante e anão. Entretanto a variedade gigante é predominante no país (ARAÚJO, 2008). A produção existente proporciona abundante matéria-prima tanto para as agroindústrias regionais quanto para uso alimentício. Porém, talvez em função do clima tropical, no Brasil o coco é bastante consumido imaturo para o aproveitamento da água (SOUZA et al., 2012), entretanto o mesmo constitui-se numa fonte oleaginosa perene de grande potencial, uma vez que o conteúdo de óleo na polpa é superior a 60%, o que equivale a uma produção de 500 a 3000 Kg de óleo/ha (MAZZANI, 1963 apud ARAÚJO, 2008). Em geral, o óleo de coco possui os seguintes ácidos graxos: caprílico 5,0-10,0%, cáprico 4,5 8,0%, mirístico 16 21%, palmítico 7,5-10%, esteárico 2,0 4,0%, oléico 5 10% e linoléico 1,0 2,5%, com destaque para o ácido láurico 43-51% (ANVISA, 1999). Segundo Balachandran et al. (1985 apud Araújo, 2008), o endosperma do fruto do coqueiro é a principal fonte mundial de ácido láurico, usado na indústria de alimentos, cosméticos, sabões e na fabricação de álcool. Dependendo da qualidade da copra, o óleo de coco apresenta-se incolor ou de coloração acastanhada e com teor de ácidos graxos livres (calculado como ácido láurico) variando de 1 a 6 % (SOUZA et al., 2012). Uma importante característica na utilização do óleo de coco para a produção de biodiesel é que o rendimento em óleo é de aproximadamente 60%, sendo superior ao de outras oleaginosas já em uso na produção de biodiesel comercial (ARAÚJO, 2008).

22 Extração do óleo de coco O óleo de coco pode ser extraído de diferentes formas, sendo as mais comuns a extração por prensagem mecânica, extração com uso de solventes orgânicos e através de fervura com água (XAVIER, 2008). A extração por prensagem é a mais utilizada nas indústrias, podendo alcançar rendimentos de até 72%. Entretanto, também é possível extrair o óleo de coco ralando a polpa e fervendo-a em água. Nesse processo, após ralar a polpa, a mesma deve ser triturada juntamente com água até formar uma mistura homogênea e pastosa, dessa forma haverá maior rendimento do óleo quando o mesmo for levado para cozinhar. Depois de processado, deve-se levar o mesmo para ser filtrado a fim de separar o leite de coco do resíduo (bagaço). Logo em seguida, o leite de coco deve ser levado ao fogo para ferver por algumas horas até evaporar completamente a água. Após a evaporação da água, se obtém o óleo de coco bruto e um resíduo do cozimento, que devem ser filtrados para a obtenção de um óleo com aspecto mais límpido.

23 PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DO BIODIESEL De acordo com Parente (2003), a determinação da qualidade de um biodiesel depende da avaliação de diversas propriedades físico-químicas, entre elas: viscosidade, densidade, ponto de fulgor, poder calorífico, tensão superficial, e índice de cetano Especificação brasileira do biodiesel A Tabela 2 apresenta os parâmetros básicos estabelecidos pela ANP para especificação do Biodiesel. Tabela 2 - Especificação do Biodiesel MÉTODO PROPRIEDADE UNIDADE LIMITE ABNT NBR ASTM D EN/ISO Aspecto - LII ( 1 ) Massa específica a 20º C kg/m³ EN ISO EN ISO Viscosidade Cinemática a 40ºC Mm²/s 3,0-6, EN ISO 3104 Teor de Água, máx. (2) mg/kg EN ISO Contaminação Total, máx. mg/kg EN ISO Ponto de fulgor, mín. (3) ºC 100, EN ISO 3679 Teor de éster, mín % massa 96, EN Resíduo de carbono (4) % massa 0, Cinzas sulfatadas, máx. % massa 0, EN ISO 3987 Enxofre total, máx. mg/kg EN ISO EN ISO 20884

24 22 Sódio + Potássio, máx. mg/kg EN EN EN Cálcio + Magnésio, máx. mg/kg EN Fósforo, máx. mg/kg EN Corrosividade ao cobre, 3h a 50 ºC, máx EN ISO 2160 Número de Cetano (5) - Anotar (6) EN ISO 5165 Ponto de entupimento de filtro a frio, máx. Índice de acidez, máx. ºC 19 (7) EN 116 mg KOH/g 0, EN (8) Glicerol livre, máx. % massa 0, (8) - EN (8)- EN (8) Glicerol total, máx. % massa 0, (8) - EN (10) Mono, di, triacilglicerol (5) % massa Anotar (8) EN (8) Metanol ou Etanol, máx. % massa 0, EN Índice de Iodo (5) g/100g Anotar - - EN Estabilidade à oxidação a 110ºC, mín.(2) h EN (8) Nota: (1) Límpido e isento de impurezas com anotação da temperatura de ensaio. (2) O limite indicado deve ser atendido na certificação do biodiesel pelo produtor ou importador. (3) Quando a análise de ponto de fulgor resultar em valor superior a 130ºC, fica dispensada a análise de teor de metanol ou etanol. (4) O resíduo deve ser avaliado em 100% da amostra. (5) Estas características devem ser analisadas em conjunto com as demais constantes da tabela de especificação a cada trimestre civil. Os resultados devem ser enviados pelo produtor de biodiesel à ANP, tomando uma amostra do biodiesel comercializado no trimestre e, em caso de neste período haver mudança de tipo de matéria-prima, o produtor deverá analisar número de amostras correspondente ao número de tipos de matérias-primas utilizadas. (6) Poderá ser utilizado como método alternativo o método ASTM D6890 para número de cetano. (7) O limite máximo de 19ºC é válido para as regiões Sul, Sudeste, Centro-Oeste e Bahia, devendo ser anotado para as demais regiões. O biodiesel poderá ser entregue com temperaturas superiores ao limite supramencionado, caso haja acordo entre as partes envolvidas. Os métodos de análise indicados não podem ser empregados para biodiesel oriundo apenas de mamona. (8) Os métodos referenciados demandam validação para as matérias-primas não previstas no método e rota de produção etílica. Fonte: ANP (2008).

25 PROCESSOS DE PRODUÇÃO DE BIODIESEL Na tentativa de melhorar o rendimento da reação de conversão da matériaprima em biodiesel, diversas pesquisas tem ocorrido com o intuito de se otimizar as condições de reação (REIS et al 2007; EEVERA et al. 2008; CARVALHO, 2009; SOUZA et al. 2012). Vários também são os métodos que vem sendo testados, destacando-se a transesterificação, na qual um triacilglicerídeo reage com um álcool de cadeia curta na presença de um catalisador para formar ésteres monoalquilícos (biodiesel) e glicerol (Ver Figura 2). Figura 2 - Reação de transesterificação para produção do biodiesel. Fonte: Souza, et al. (2012) O catalisador usado na reação de transesterificação pode ter caráter ácido, ou básico e isso define o mecanismo da reação (Fontana, 2011) Transesterificação por Catálise Básica Homogênea O processo de transesterificação via catalisa básica é usado quando a quantidade de ácidos graxos livres não é elevada, pois o alto teor desses ácidos favorece as reações de saponificação, diminuindo assim a eficiência da conversão. Trata-se de um processo economicamente mais atrativo para as indústrias de produção de biodiesel, devido às bases usadas terem baixo custo, e por ser mais eficiente e menos corrosivo que a catálise ácida, entretanto, possui problemas quanto à separação de fases (BENEVIDES, 2011). Os catalisadores mais utilizados são os hidróxidos de sódio (NaOH) e de potássio (KOH), por serem mais baratos. Para ter uma reação de transesterificação mais viável, comumente utiliza-se os alcoóis com menores pesos moleculares, como o metanol e etanol. Mas pelo fato de o metanol ser mais barato que o etanol, isento

26 24 de água e ter uma maior polaridade, torna mais fácil a separação entre os ésteres e a glicerina Transesterificação por Catálise Ácida Homogênea Na produção de biodiesel um dos processos mais usados é a catálise ácida homogênea, onde a transesterificação é catalisada por um ácido, geralmente ácido sulfúrico ou sulfônico. Esse processo é mais utilizado quando os ésteres de glicerina possuem alto teor de ácidos graxos livres. O processo por catálise ácida esterifica os ácidos graxos livres e não forma sabões, fazendo com que o rendimento da reação aumente, facilitando a separação e purificação das fases (BENEVIDES, 2011). A transesterificação por catalise ácida comparada com a básica é mais lenta, porém tem um maior rendimento. Por outro lado, devido aos ácidos empregados, tem alto poder de corrosão que pode vir a danificar os equipamentos Transesterificação por Catálise Heterogênea A utilização de catalisadores heterogêneos permite uma redução significativa do número de etapas de purificação do biodiesel, facilita a reutilização do catalisador e consequentemente, reduz o custo do processo de produção ( FUKUDA et al., 2001 apud CARTONI, 2009, p. 43). A presença de ácidos graxos livres em alguns óleos e gorduras usados como matérias-primas, dificulta a síntese do biodiesel devido à formação de sabão, quando usada a catálise básica. Dessa forma, os catalisadores heterogêneos ácidos, que promovem simultaneamente reações de alcoólise de triacilglicerídeos e de esterificações dos ácidos graxos livres, apresentam-se como substitutos promissores dos catalisadores homogêneos básicos (KRAUSE, 2008) Transesterificação por Catálise Enzimática Em processos enzimáticos, são utilizadas as lipases (glicerol éster hidrolases), que são enzimas cuja função biológica é a de catalisar a hidrólise de gorduras e de

27 25 óleos vegetais, com a subsequente liberação de ácidos graxos livres, diacilgliceróis, monoacilgliceróis e glicerol livre. Como biocatalisadores, apresentam algumas vantagens importantes sobre os catalisadores clássicos, como a especificidade, a regiosseletividade e a enantiosseletividade, que permitem a catálise de reações com um número reduzido de subprodutos necessitando de condições brandas de temperatura e pressão (FACIOLI et al., 1998 apud CARTONI, 2009, p.43). 3.5 FATORES QUE AFETAM A REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO Presença de ácidos graxos livres e umidade O teor de ácidos graxos livres e a umidade são elementos importantes para determinar a viabilidade do processo de transesterificação, principalmente de gorduras animais ou qualquer outro tipo de matéria-prima apropriada para transesterificação básica. Para produzir uma reação catalisada por uma base, o teor de ácidos graxos livres precisa estar abaixo de 1%. Quanto maior a acidez da matéria-prima, menor é a eficiência de conversão. A presença de ácidos graxos livres e de umidade no catalisador, em excesso ou não, ocasionam a formação de sabões (KRAUSE, 2008) Tipo de álcool e razão molar óleo/álcool utilizado O álcool usado na reação de transesterificação normalmente é um álcool de cadeia curta, os mais comuns são o metanol e o etanol. Tais álcoois, por serem polares, são imiscíveis em triglicerídeos à temperatura ambiente. Em função disso, as reações são normalmente agitadas mecanicamente para aumentar a transferência de massa, que formam emulsões durante a reação. As emulsões são em parte causadas pela formação de intermediários mono e diacilgliceróis, os quais possuem grupos hidroxilas e cadeias de hidrocarbonetos não polares. Entretanto, a produção de ésteres etílicos por catálise básica torna-se mais difícil quando comparada com a produção de ésteres metílicos, devido à formação de emulsão estável e indesejável durante a etanólise. Porém, nas metanólises, as emulsões são

28 26 facilmente separadas em duas camadas, uma inferior (glicerol) e outra superior rica em ésteres, e na etanólise elas são mais estáveis e severas dificultando a separação e purificação dos ésteres (KRAUSE, 2008). Uma das variáveis mais importantes que afetam o rendimento do éster na reação de transesterificação é a razão molar óleo /álcool. A relação estequiométrica requer três moles de álcool para um mol de triacilglicerol (óleo), com um rendimento de três moles de ésteres graxos (biodiesel) e um mol de glicerol (glicerina). A transesterificação é uma reação reversível em equilíbrio, portanto exige um excesso de álcool para direcionar a reação no sentido de formação dos ésteres (FONTANA, 2011). Para uma máxima conversão de ésteres, a relação molar óleo /álcool deve ser maior ou igual a 1:6 (BENEVIDES, 2011) Tipo e concentração do catalisador A reação de transesterificação por catálise básica de um triacilglicerol ocorre mais rapidamente do que a transesterificação por catálise ácida (FONTANA, 2011). Os catalisadores mais utilizados na catálise básica são os alcoóxidos e hidróxidos. Sendo que, os alcoóxidos são os catalisadores mais reativos, e apresentam rendimentos elevados em pequeno tempo reacional. Já os hidróxidos são mais acessíveis em preço do que os alcoóxidos, mas são menos reativos. Apresentam-se como uma boa alternativa, desde que as concentrações sejam aumentadas, para que a conversão seja equivalente ao uso dos catalisadores alcoóxidos. Mas se a mistura óleo/álcool usada contiver um pouco de água ocorre a indesejável formação de sabão, o que reduz o rendimento dos ésteres. Logo, os catalisadores básicos podem ser utilizados tanto com álcool metílico como etílico, porém, se a matériaprima graxa tiver um maior teor de ácidos graxos livres e de água, a transesterificação por catálise ácida é mais adequada (BENEVIDES, 2011) Tempo e temperatura de reação A taxa de conversão normalmente aumenta com o tempo de reação. Entretanto, em suas pesquisas Freedman et al. (1984 apud BENEVIDES, 2011) estudando o processo de transesterificação de alguns óleos vegetais (amendoim,

29 27 algodão, óleo de girassol e soja) com o metanol, obtiveram um rendimento aproximado de 80% após 1 min de reação, para os óleos de soja e girassol e perceberam que após 1 hora de reação, as conversões eram praticamente as mesmas (93% a 98%) para todos os óleos (BENEVIDES, 2011). Quanto ao fator temperatura, estudos de produção de biodiesel para diferentes matérias-primas mostraram que o percentual de conversão em ésteres varia em função do tipo óleo utilizado (EEVERA et al., 2009), ou seja, nem sempre altas temperaturas garantem altas conversões em biodiesel. Além disso, deve-se atentar para o fato de que a temperatura de reação não deve ultrapassar o ponto de ebulição do álcool utilizado, uma vez que isso provocaria a evaporação do mesmo, prejudicando o processo, mesmo com reciclo do álcool Intensidade da agitação A intensidade da agitação é um dos fatores mais importantes no processo de transesterificação, pois sofre interferência da viscosidade do óleo usado. A agitação deve ser intensa, para poder transferir quantidades de massa de triglicerídeos da fase óleo para a interface com o álcool, pois a mistura da reação é heterogênea consistindo em duas fases (KRAUSE, 2008).

30 28 4 MATERIAL E MÉTODOS 4.1 OBTENÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA (ÓLEO DE COCO BRUTO). O coco (da variedade gigante) utilizado para produção do óleo foi fornecido por um produtor do município de Angicos-RN. A produção do óleo de coco seguiu o fluxograma apresentado na Figura 3. Figura 3 Fluxograma de produção do óleo de coco bruto Fonte: Autoria própria (2013).

31 29 Para produzir o óleo de coco, inicialmente ralou-se a polpa, adicionou-se água e em seguida triturou-se a mesma em um processador de alimentos até formar uma mistura homogênea e pastosa. Depois de processada, a mistura foi filtrada (em tecido de algodão) para separar o leite de coco do bagaço. Em seguida, o leite de coco foi levado ao fogo para ferver por 8 horas, até evaporar completamente a água. Após a evaporação da água, se obteve o óleo de coco e um resíduo do cozimento, que foram filtrados para remoção das impurezas a fim de se obter um óleo límpido. 4.2 ANÁLISE CROMATOGRÁFICA DO ÓLEO DE COCO A análise do óleo de coco foi realizada no Laboratório de Análises do Departamento de Engenharia Química da UFRN e seguiu a metodologia descrita por Araújo (2008), onde para a identificação e quantificação dos componentes presentes no óleo de coco foi utilizado o seguinte procedimento: A composição química do óleo de coco foi determinada utilizando um cromatógrafo gasoso equipado com um detector de ionização de chama Varian STAR 3400 CX e coluna capilar DB-23 Agilent (50% cyanopropyl metlhylpolysiloxane; 30m x 0,25m x 0,25μm). O volume de injeção foi de 2μL (sensibilidade do injetor em 12), taxa de split 1:50, temperatura do detector e injetor igual a 280 C e 250 C, respectivamente. A temperatura da coluna foi iniciada em 110 C permanecendo por 5 minutos nesta condição com taxa de aquecimento de 5 C/min até 215 C e assim permanecendo por 24 minutos. A identificação dos componentes foi acompanhada pela injeção dos padrões dos componentes majoritários do óleo de coco (conforme ANVISA, 1999) 1 e pela determinação do tempo de retenção de cada composto. 1 ANVISA (1999). Disponível em:< =AJPERES >Acesso em : 20 de fevereiro de 2013.

32 PRODUÇÃO DO BIODIESEL O biodiesel foi sintetizado via catálise básica no Laboratório de Química II da UFERSA (Campus Angicos). O aparato experimental para a síntese do biodiesel consistiu em um balão de fundo chato de 250 ml (imerso em um banho-maria), acoplado a um condensador tipo espiral de aproximadamente 45 cm (Figura 4). A reação foi agitada mecanicamente através de um agitador mecânico com medidor de temperatura acoplado (LOGEN SCIENTIFIC, Modelo: LS59D VC), através do qual a agitação da mistura e a temperatura reacional foram monitoradas. Figura 4 - Aparato utilizado na síntese do biodiesel. Fonte: Autoria própria (2013). Como estequiometricamente a reação entre o triacilglicerídeo (óleo) e o álcool é de 1:3, foi usado excesso de álcool para deslocar o equilíbrio da reação no sentido da formação dos produtos. As razões molares óleo/álcool adotadas foram: 1:4, 1:6 e 1:8. No sistema reacional, o óleo, o álcool (metanol) e o catalisador (NaOH) reagiram de acordo com as condições determinadas pelo planejamento experimental (ver Tabela 4). A quantidade de álcool, de catalisador (NaOH) e a temperatura do sistema também seguiram os valores pré-determinados no planejamento experimental, para

33 31 o estudo das variáveis. A massa do metanol (g) necessária para se obter cada razão molar do planejamento experimental (1:4, 1:6 e 1:8) foi calculada levando em consideração a massa molar do metanol (32 g/mol), a massa molar do óleo de coco e a massa de óleo utilizada (100g) nos experimentos. O percentual de catalisador utilizado foi definido em função da massa de óleo (%m/m), tendo sido adotados neste trabalho os percentuais de 1%, 1,5% e 2% com base em dados da literatura. Após a montagem do aparato experimental, o óleo de coco foi pesado (100 g) e introduzido no balão, permanecendo sob agitação mecânica até a estabilização da temperatura operacional. Alcançada a temperatura de interesse (conforme o planejamento experimental), os demais reagentes (metanol + NaOH) foram previamente misturados e introduzidos no balão e após acoplar o condensador (cuja função é evitar a perda de álcool por evaporação), iniciou-se a contagem do tempo de reação (fixo em 90 minutos). Depois de decorrido o tempo de reação programado, a mistura reacional foi transferida para um funil de separação e deixada em repouso por 24 h até a total separação das fases (superior- biodiesel + impurezas e inferior- glicerina + impurezas). Ao término da separação de fases, a fase inferior foi removida do funil, restando apenas o biodiesel bruto. Em seguida, o biodiesel foi submetido a um processo de purificação, onde os ésteres formados na reação foram lavados com água destilada quente (aproximadamente 80 C), com o intuito de eliminar o álcool remanescente, os resquícios de catalisador e o sabão formado (ver Figura 5). A etapa de lavagem foi repetida até que a água de lavagem atingisse ph neutro (para isso foram realizadas em média 10 lavagens). Após a etapa de purificação, foi realizado o processo de secagem do biodiesel, que ocorreu em duas etapas: na primeira, o biodiesel foi colocado em contato com o sulfato de sódio anidro para que toda ou parte da água remanescente fosse absorvida. O sulfato de sódio anidro foi colocado diretamente dentro do funil de separação, formado uma espécie de filtro para reter as moléculas de água durante o escoamento do biodiesel (que foi coletado em um béquer). A segunda etapa da secagem foi realizada numa estufa, onde o biodiesel foi colocado para secar a 100 C durante 30 minutos, a fim de eliminar traços de

34 32 umidade remanescentes no biodiesel. Em seguida, o mesmo foi pesado, colocado em frasco âmbar e armazenado em freezer até a realização das análises (Figura 6). Figura 5 - Etapa de lavagem do biodiesel. Fonte: Autoria própria (2013). Figura 6 - Amostra de biodiesel enviada para análise e amostra da glicerina (subproduto da reação). Fonte: Autoria própria (2013)..

35 VARIÁVEIS ANALISADAS Entre as variáveis que interferem no rendimento da reação de produção do biodiesel, algumas foram escolhidas para serem analisadas no presente trabalho: razão molar óleo/álcool, temperatura do sistema reacional e porcentagem de catalisador utilizada. Com o intuito de se avaliar o efeito destas variáveis no rendimento da reação, os experimentos foram realizados obedecendo a um planejamento experimental fatorial 2³ (de 3 variáveis variando em dois níveis), com triplicata no ponto central. A Tabela 3 apresenta o intervalo de estudo das variáveis e a Tabela 4 os dados do planejamento experimental. O intervalo de estudo das variáveis foi definido com base nos estudos de Araújo (2008) e Eevera et al, (2009), que também pesquisaram o uso do óleo de coco para produção de biodiesel. Tabela 3 - Intervalo de estudo das variáveis do planejamento experimental VARIÁVEL INTERVALO Razão molar óleo/álcool (metanol) [R] 1:4-1:8 Temperatura [T] ( C) Percentual de catalisador [C] (%) 1-2 Ponto central: R= 1:6; T=50 C; C=1,5% Tabela 4 - Planejamento experimental utilizado na síntese do biodiesel de óleo de coco. EXPERIMENTO RAZÃO ÓLEO/ÁLCOOL T ( C) % CATALISADOR 1 1: : : : : : : : :6 50 1,5 10 1:6 50 1,5 11 1:6 50 1,5 Os experimentos foram realizados de forma aleatória e o tempo de reação foi mantido fixo em 90 minutos, com base em estudos de produção de biodiesel de óleo de coco realizados por Eevera et al. (2009), que obteve melhores resultados para este tempo de extração.

36 ANÁLISE CROMATOGRÁFICA DO BIODIESEL PARA CÁLCULO DO RENDIMENTO As amostras de biodiesel obtidas em cada experimento foram diluídas em hexano na concentração de 8mg/mL (40 mg em 5 ml). Esta mistura foi analisada por cromatografia gasosa no Laboratório de Cromatografia Instrumental, no Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de Pernambuco. As condições da análise cromatográfica estão resumidas a seguir Condições cromatográficas Para as análises cromatográficas foi utilizado um cromatógrafo gasoso CG, (modelo CG-Master), dotado de detector de ionização de chama, coluna capilar (megabore) de sílica fundida contendo um filme com 0,25 μm de polietilenoglicol (Carbowax 20 M), com 30 m de comprimento e 0,54 mm de diâmetro. A temperatura do detector foi ajustada para 200 C e a do vaporizador para 150 C. A análise foi realizada em condições isotérmicas à uma temperatura de 180 C durante 3 minutos. A fase móvel foi o hidrogênio (5 ml/min), com uma razão de divisão (split) de 1/20. O volume de amostra injetado no cromatógrafo foi de 2 μl para todas as amostras Cálculo do rendimento bruto de biodiesel produzido O rendimento bruto de cada reação de transesterificação foi calculado a partir da equação 1. Equação (1) Em que: A equação 1 se baseia na estequiometria da reação de transesterificação,

37 35 que produz 3 mols de ésteres metílicos (biodiesel) para cada mol de óleo utilizado. O número de mols do óleo de coco (n óleo ) foi calculado a partir da razão entre a massa de óleo de coco utilizada na reação (100g) e a massa molar média do óleo de coco. A massa molar média do óleo de coco foi determinada com base na sua composição centesimal determinada por cromatografia gasosa, de acordo com a metodologia de Hartman e Lago (1973). Já o número de mols do biodiesel (n biodiesel ) foi calculado a partir da razão entre a massa de biodiesel produzida em cada reação e a massa molar média do biodiesel produzido em cada experimento, a qual também foi calculada com base nos resultados das análises cromatográficas das amostras de biodiesel obtidas.

38 Teor em ácidos graxos(%) 36 5 RESULTADOS E DISCUSSÕES 5.1 COMPOSIÇÃO EM ÁCIDOS GRAXOS DO ÓLEO DE COCO BRUTO O óleo de coco analisado apresentou como componentes majoritários, o ácido láurico (40,8%), o ácido mirístico (20,3%) e o ácido palmítico (12,3%) e mais alguns outros ácidos graxos em percentuais menores, conforme pode ser visto no Gráfico 1, que apresenta o perfil de ácidos graxos do óleo de coco analisado. Gráfico 1 - Composição em ácidos graxos do óleo de coco bruto ,7 4,1 40,8 20,3 12,3 2,8 9,9 3,6 Fonte: Autoria própria (2013). Os ácidos láuricos possuem cadeias carbônicas curtas que permitem uma interação mais efetiva com agentes transesterificantes, de modo que pode obter-se um produto com excelentes características físico-químicas para síntese de biodiesel (LIMA et al., 2007). Pela análise do Gráfico 1 é possível observar que a maior parte dos ácidos graxos do óleo de coco são saturados (85%), conferindo ao mesmo elevada resistência a oxidação, o que contribui para utilização desse óleo como matériaprima para produção de biodiesel. Atualmente, grande parte dos óleos utilizados para produção de biodiesel possuem predominantemente ácidos graxos insaturados, o que torna esse combustível susceptível a oxidação (FERRARI; SOUZA, 2009).

39 37 No presente trabalho, os ácidos graxos insaturados mais representativos detectados foram o ácido oléico (9,9%) e o linoléico (3,6%). Os resultados obtidos para o perfil de ácidos graxos do óleo de coco foram compatíveis com os encontrados por Souza et al. (2012). Após a obtenção da composição centesimal do óleo de coco foi possível calcular a sua massa molar média, o resultado obtido foi 707,03 g/mol. A determinação da massa molar do óleo era necessária previamente ao início dos experimentos de síntese do biodiesel, pois só com essa informação era possível determinar a massa de álcool (em gramas) a ser usada em cada experimento e assim se obter as razões molares utilizadas neste trabalho, ou seja, 1:4, 1:6 e 1: PRODUÇÃO DO BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE COCO BRUTO Após a definição das massas de todos os reagentes, o biodiesel foi sintetizado seguindo o planejamento experimental mostrado na Tabela 4. A Figura 7 mostra o aspecto do biodiesel obtido após a etapa de purificação. Figura 7 - Visualização do aspecto do biodiesel obtido. Fonte: Autoria própria (2013).

40 38 O biodiesel de coco apresentou uma coloração mais clara que o óleo de coco de origem, se aproximando de uma tonalidade incolor. A formação de sabão foi observada em todos os experimentos, o que era esperado, em virtude de se ter trabalhado com a transesterificação básica, entretanto, a quantidade de sabão formado sugere que o óleo de coco bruto contém uma alta concentração de ácidos graxos livres. 5.3 RENDIMENTO BRUTO DA REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO A Tabela 5 apresenta o rendimento bruto da reação de transesterificação em função dos parâmetros investigados. Tabela 5 - Valores de rendimento bruto obtido para cada condição experimental. EXPERIMENTO RAZÃO MOLAR ÓLEO/ÁLCOOL TEMPERATURA ( C) CATALISADOR (%) RENDIMENTO (%) 1 1: ,7 2 1: ,7 3 1: ,4 4 1: ,0 5 1: ,8 6 1: ,3 7 1: ,2 8 1: ,5 9 1:6 50 1,5 84,1 10 1:6 50 1,5 80,8 11 1:6 50 1,5 57,7 Fonte: Autoria própria (2013). Como pode ser visto na Tabela 5, o rendimento da reação de produção do biodiesel variou de 36,2 a 84,1%. A melhor condição de síntese foi obtida para razão molar 1:6, na temperatura de reação de 50 C, e com 1,5% de catalisador (experimento 9). Os experimentos 9, 10 e 11 foram realizados nas mesmas condições, pois serviriam para cálculo do desvio-padrão dos ensaios. Entretanto foi constatada uma discrepância no resultado das análises cromatográficas do experimento 11, o que

41 Rendimento bruto (%) 39 impossibilitou um tratamento mais apurado dos resultados, logo o desvio-padrão dos ensaios foi calculado com base apenas nos experimentos 9 e 10, obtendo-se um valor de desvio-padrão de 2, INFLUÊNCIA DAS VARIÁVEIS NO RENDIMENTO O Gráfico 2 apresenta, de forma comparativa, o efeito da razão molar sobre o rendimento bruto da reação de produção do biodiesel. Gráfico 2 - Rendimento bruto em função da razão molar óleo/álcool utilizada. Razão molar o/a (1:4) Razão molar o/a (1:8) 100,0 80,0 78,7 70,7 84,0 60,0 40,0 57,4 42,8 53,3 52,5 36,2 20,0 0,0 1 e 2 3 e 4 5 e 6 7 e 8 Experimentos Fonte: Autoria própria (2013). Comparando os experimentos 1 e 2 (que foram realizados nas mesmas condições de temperatura e percentual de catalisador) foi possível observar que maiores rendimentos foram obtidos para a razão molar mais alta (1:8), ou seja, uma maior razão molar óleo/álcool contribuiu para o aumento do rendimento da reação de transesterificação. O mesmo comportamento foi observado nos demais experimentos. O Gráfico 3 ilustra, também de forma comparativa, a influência da temperatura reacional sobre o rendimento bruto da reação de produção do biodiesel. O efeito da temperatura sobre o rendimento não apresentou um comportamento linear. Comparando-se os experimentos 1 e 3, 5 e 7 e também 6 e 8, (realizados nas mesmas condições de razão molar e % de catalisador) observa-se que a

42 Rendimento bruto (%) Rendimento bruto (%) 40 temperatura de 40 C proporcionou melhores resultados, com rendimentos na a faixa de 42,8% a 70,7%. Já para os ensaios 2 e 4 o comportamento se inverteu, apresentando rendimentos mais altos na temperatura de 60 C (84%) que na de 40 C (78,7%). Gráfico 3 - Rendimento bruto em função da temperatura reacional utilizada. T=40 C T=60 C 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 84,0 78,7 70,7 57,4 53,3 52,5 42,8 36,2 1 e 3 2 e 4 5 e 7 6 e 8 Experimentos Fonte: Autoria própria (2013). A influência do percentual de catalisador sobre o rendimento bruto da reação de produção do biodiesel está ilustrado no Gráfico 4. Gráfico 4 - Rendimento bruto em função do percentual de catalisador utilizado. 1% de catalisador 2% de catalisador 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 78,7 84,0 70,7 53,3 57,4 52,5 42,8 36,2 1 e 5 2 e 6 3 e 7 4 e 8 Experimentos

43 41 Fonte: Autoria própria (2013). Pela análise do Gráfico 4 observa-se que maiores rendimentos foram obtidos ao se trabalhar com um percentual de 1% de catalisador. Durante a síntese do biodiesel de coco observou-se que ao utilizar o percentual mais elevado, ou seja, 2% de catalisador, sempre ocorria a formação de uma maior quantidade de glicerina, o que resultava numa menor quantidade de biodiesel. No presente trabalho, os experimentos 9 e 10, apresentaram resultados compatíveis com os de Eevera et al (2009), que também sintetizou biodiesel de coco, além de outros óleos como: óleo de palma, algodão, farelo de arroz e amendoim. Em seus estudos de síntese de biodiesel Eevera et al (2009), avaliaram as variáveis: percentual de catalisador (0,5 a 2,5%), temperatura (40 a 60 C) e tempo de reação (30 a 150 min). Tais pesquisadores obtiveram maiores rendimentos nas seguintes condições: 1,5% de catalisador, temperatura de 50 C e 90 minutos de reação, o que corrobora com o resultado do presente trabalho.

44 42 6 CONCLUSÕES O presente trabalho apresentou os procedimentos que envolvem a reação de transesterificação via catálise básica para a produção de biodiesel, utilizando como matéria-prima o óleo de coco. Além disso, analisou a influência de algumas variáveis (razão molar óleo/álcool, temperatura reacional e percentual de catalisador) sobre o rendimento da reação de transesterificação. O óleo de coco bruto utilizado na síntese do biodiesel apresentou o ácido láurico (40,8%), o ácido mirístico (20,3%) e o ácido palmítico (12,3%) como componentes majoritários. O rendimento da reação de produção do biodiesel a partir do óleo de coco bruto variou de 36,2 a 84,1%, com melhores resultados para as seguintes condições: razão molar 1:6, temperatura reacional de 50 C, e percentual de catalisador igual a 1,5%. Os resultados também mostraram que as variáveis que apresentaram maior influência sobre o rendimento da reação de transesterificação do óleo de coco foram o percentual de catalisador e a razão molar óleo/álcool.