Síntese de Biodiesel a partir da utilização de Óleo Residual

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1 Síntese de Biodiesel a partir da utilização de Óleo Residual Nome dos autores: Filipe dos Santos Alves 1 ; Emerson Adriano Guarda 2 1 Aluno do Curso de Engenharia Ambiental; Campus de Palmas; filipe_2990@hotmail.com PIBIC/UFT 2 Orientador do Curso de Engenharia Ambiental; Campus de Palmas; emersonprof@mail.uft.edu.br RESUMO O trabalho visa apresentar as vantagens ambientais da substituição do óleo diesel pelo biodiesel, obtido através de óleo de frituras de residências e restaurantes na cidade de Palmas TO. Para tanto os óleos de frituras das residências e restaurantes foram obtidos por meios de doações, não havendo qualquer tipo de distinção ou caracterização do tempo de utilização dos óleos obtidos, assim sendo os óleos de frituras foram misturados e passaram por um pré tratamento. Todo o experimento como aplicação de metodologia e análise para obtenção do biodiesel foi realizado no Laboratório de Química da Universidade Federal do Tocantins no Campus de Palmas. Os resultados deste trabalho demonstraram que as sínteses de biodiesel podem substituir o óleo diesel, todavia deverão ocorrer alguns ajustes na viscosidade e acidez do bicombustível para obter uma qualidade ainda maior. Em suma, a realização deste trabalho proporcionou um maior entendimento na reutilização e destinação de óleos residuais, além de demonstrar a importância da substituição fontes de energias não renováveis por fontes renováveis. Palavras-chave: biodiesel; bicombustível; óleo residual de frituras. INTRODUÇÃO O petróleo por ser um recurso natural de alto poder energético sempre foi o percussor para a fabricação de diversos produtos como, por exemplo, óleo diesel, gasolina, benzina e polímeros plásticos, contudo é um recurso não renovável. Com isso, alternativas limpas e sustentáveis de âmbito nacional e internacional vem sendo traçadas. Uma alternativa é o biocombustível para substituição do óleo diesel, sendo bastante atrativa do ponto de vista ambiental, econômico e social [1]. O biodiesel é uma alternativa que apresenta uma grande vantagem sobre o óleo diesel que é ser livre de compostos aromáticos e enxofre, menor emissão de partículas como HC, CO e CO 2 e durante sua queima ocorre à combustão completa devido à quantidade menor de oxigênio [2]. O biodiesel pode ser definido como uma mistura de ésteres de cadeia mono alquílica de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de

2 lipídios naturais [3]. Dentre os diversos tipos de obtenção a transesterificação tem se apresentado como melhor opção, visto que é um processo simples e se dá pela reação química de um óleo vegetal ou gordura animal com um álcool de cadeia curta, metanol ou etanol, na presença de um catalisador que pode ser ácido, básico, metálico ou biológico [4]. O resultado da reação química produz uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos e glicerol, sendo a mistura de ésteres chamada biodiesel. Comumente a transesterificação é em meio básico, por questões econômicas e tecnológicas, o álcool nesta reação mais utilizado é o metanol devido aos resultados apresentarem alto rendimento, todavia no Brasil a grande produção de etanol principalmente proveniente da cana-de-açúcar, se mostra como alternativa do metanol [5,6]. Os óleos residuais podem causar poluição no solo e água quando destinados de forma incorreta. A reutilização é uma forma muito criativa de gerenciamento de óleos de fritura, pois transforma este material em insumos para fabricação de biodiesel. MATERIAL E MÉTODOS A obtenção do óleo residual foi fornecida por doações de pessoas físicas e de restaurantes da cidade de Palmas - TO. Para adequar o óleo às condições de trabalho para fins de padronização, purificação e desenvolvimento de processos de produção de ésteres, é realizado um tratamento. No tratamento divide-se em etapas onde primeiramente aquece o óleo residual à aproximadamente 50 o C durante 20 minutos, sendo posteriormente filtrado num sistema sob vácuo. Após esta etapa, o óleo residual é lavado e seco na estufa em uma temperatura de 110 ºC, por aproximadamente 1 hora, determinando por fim seu índice de acidez e densidade. O índice de acidez é obtido através da titulação [7] em triplicada e a densidade pelo aparelho densímetro digital Anton-Paar-Str.20 e a viscosidade por um viscosímetro Quimis rotativo analógico. As principais etapas são descritas na figura 1. Figura 1 Esquema das etapas de tratamento de óleo residual. Resíduo descartado Óleo Residual Aquecimento Filtração Secagem Óleo (Estufa) Utilizável A reação por ácido/base foi realizada em um balão de duas bocas sob agitação magnética e aquecimento. Na reação ácida, a fim de reduzir os ácidos graxos livres foi adicionada 25 ml (23g) de

3 óleo residual, dado por sua densidade em 25 ml de amostra neutra, a uma mistura de 9,2 ml (7,25g) de etanol com 0,2 ml (0,37 g) de ácido sulfúrico durante uma reação conduzida a 50 C por 30 minutos. Depois, colocou-se a mistura num funil de separação por 8 horas. Ao final, adicionou-se o catalisador básico, hidróxido de sódio/potássio, respectivamente, em uma razão estequiométrica 1:6:0,101 óleo/etanol/catalisador, sendo 9,2 ml (7,25g) de etanol, durante uma reação conduzida a 50 C por tempos de 15/30/45/60 minutos. Ao final da reação, colocou-se a mistura em funil de separação durante 24 horas. As fases formadas por decantação foram separadas e os compostos caracterizados. RESULTADOS E DISCUSSÃO Ao término da reação observou a formação de duas fases no funil de separação, identificados por aspectos físicos, tais como cor e turbidez. A fase superior contendo os ésteres de ácidos graxos de longa cadeia biodiesel e a fase inferior com glicerol, o excesso de etanol e resíduos de catalisador das reações (ácido sulfúrico, hidróxidos sódio/potássio). A densidade, índice de acidez e viscosidade são mostrados nas tabelas 1 e 2 abaixo. Tabela 1 Parâmetros biodiesel por NaOH. Tempo Densidade em (g/cm3) à 25 C Índice de acidez em (mg de KOH/ g de amostra) Viscosidade (mm 2 /s) à 28ºC 15 0,846 0,482 3,7 30 0,861 0,307 4,2 45 0,875 0,279 5,5 60 0,876 0,389 4,1 Tabela 2 Parâmetros biodiesel por KOH. Tempo Densidade em (g/cm3) à 25 C Índice de acidez em (mg de KOH/ g de amostra) Viscosidade (mm 2 /s) 15 0,878 0,399 5,1

4 30 0,881 0,451 4,8 45 0,882 0,279 4,7 60 0,876 0,292 4,9 Para os valores de densidade, os valores encontrados estão acima do limite de valor especificado pela Resolução n.º 7 da ANP, isso pode indicar a presença de glicerol, visto que não há separação total do biodiesel, pois o etanol atua tanto com catalisador como solvente, por tais conseqüências eleva o valor da densidade. No entanto, apesar do valor um pouco elevado, não limita a sua utilização como biocombustível visto que os motores são projetados para atuar com um valor de densidade [15]. No que diz respeito ao índice de acidez, este parâmetro está dentro das normas da ANP para a amostra de biodiesel por KOH Etanol e NaOH Etanol. O índice de acidez contabiliza a quantidade de ácidos graxos existentes no biodiesel. Este fator em desordem pode acarretar na diminuição do tempo de vida de bombas de combustível, filtros e mangueiras no veículo, por exemplo. Por isso, que a utilização em excesso de catalisador básico contribui tanto para sua reação de transesterificacão como para a neutralização do ácido sulfúrico, acarretando assim para um valor baixo de índice de acidez. Os valores encontrados para viscosidade estão dentro dos parâmetros para amostras de biodiesel. Valores de viscosidade podem levar ao desgaste excessivo nas partes auto - lubrificantes do sistema de injeção e também podem levar a um aumento do trabalho da bomba de combustível, além de proporcionar atomização inadequada do combustível. LITERATURA CITADA [1] FARREL, A. E.; PLEVIN, R. J.; TURNER, B. T.; JONES, A. D.; O HARE, M.; KAMMEN, Science 2006, 311, 506. [2] KNOTHE, G.; GERPEN, J. V.; KRAHL, J.; RAMOS, L. P. Manual de Biodiesel. São Paulo: Edgard Blücher LTDA, 2006 [3] CHAAR, J. S., JUNIOR, V. F. V., PASSOS, R. R., SOUZA, K. S., COSTA, E. J. C., BARROS, D. K., ROCHA, D. Q., Química Nova, 2008, 31, [4] ABREU, F. R.; LIMA, D. G.; HAMU, E. H.; EINLOFT, S.; RUBIM, J. C.; SUAREZ, P. A. Z.; J. Am. Oil Chem. Soc., 2003, 80, 601. a) GAMBA, M.; LAPIS, A. A. M.; DUPONT, J. J. Adv. Synth. Catal. 2008, 350, 160. [5] LIMA, J. R. O.; et al. Biodiesel de babaçu (Orbignya sp.) obtido por via etanólica Química Nova, vol. 30, No. 3, 2007.

5 [6] PARENTE, E. J. S.; Biodiesel Uma aventura tecnológica num país engraçado. TECBIO, Fortaleza, [7] MORETTO, E.; FETT, R.; Tecnologia de óleos e gorduras vegetais na industria de alimentos, livraria varela. São Paulo, 1998, 150p. [8] CHRISTOFF, P. Produção de biodiesel a partir do óleo residual de fritura comercial estudo de caso: Guaratuba, litoral paranaense xv, 82f. Dissertação (Mestrado) Instituto de Tecnologia para o Desenvolvimento - LACTEC, Programa de Pós-Graduação em Desenvolvimento de Tecnologia, Curitiba, [9] Resolução ANP No 14, de DOU , obtido no site acessado em 20/08/2012. AGRADECIMENTOS Quero agradecer primeiramente a Deus, por iluminar e guiar meu caminho. A minha família que sempre me deu suporte e apoio. Ao professor Doutor Emerson Guarda pela oportunidade de desenvolver este projeto. A bolsa concedida pela UFT. Aos colegas e técnicos do Laboratório de Química. E por fim, o presente trabalho foi realizado com o apoio da UFT.