Determinação de parâmetros físico-químicos de óleos vegetais para produção de biodiesel

Transcrição

1 Deterinação de parâetros físico-quíicos de óleos vegetais para produção de biodiesel Ana Regina de Queiroz Silva 1, João Carlos da Costa Assunção 2, Francisco Rogênio da Silva Mendes 3, Francisca Gleiciane Eloi da Silva 4. 1 Graduanda do Instituto Federal do Ceará- IFCE- cpus Quixadá, Bolsista da FUNCAP. e-ail: ana-reg@hotail.co 2 Professor EBTT do Instituto Federal do Ceará- IFCE-cpus Quixadá. e-ail: joaocarlos@ifce.edu.br 3 Graduando do Instituto Federal do Ceará- IFCE- cpus Quixadá, Bolsista da CAPES. e-ail: rogenio2008@hotail.co 4 Graduanda do Instituto Federal do Ceará-IFCE- cpus Quixadá, Bolsista da CAPES. e-ail: gleicianequiica@hotail.co Resuo: Grande parte da energia consuida no planeta prové do petróleo, carvão e gás natural que são fontes liitadas e co previsões para o térino de suas reservas. Assi, a busca por novas fontes de energia, renováveis e ecologicente corretas é de sua iportância. Os ésteres de óleos vegetais (biodiesel) aparece coo ua opção para a substituição ao óleo diesel e otores de ignição por copressão. O óleo diesel é coposto por hidrocarbonetos de longas cadeias carbônicas (C 10 - C 22 ), e os ésteres de óleos vegetais apresent propriedades uito próxias às do diesel quando subetidos a u processo de transesterificação. O controle dos parâetros físico-quíicos acidez, uidade e índice de saponificação, do óleo utilizado coo atéria pria na obtenção do biodiesel, são essenciais para evitar probleas relacionados ao arazenento e a produção deste produto. O presente estudo teve por objetivo avaliar a acidez, uidade e o índice de saponificação dos óleos das seguintes espécies vegetais: Ricinus counis L. (ona), Cocos nucifera (coco), Mentha piperita L. (hortelã), Helianthus annuus (girassol), Caryocar brasiliense (pequi), Linu usitatissiu L. (linhaça), Carapa guianensis Aubl. (andiroba) e Eucalyptus globulus (eucalipto). Palavras chave: biodiesel, bioassa, fontes renováveis, transesterificação, óleos vegetais. 1. INTRODUÇÃO A aior parte da energia consuida no undo prové do petróleo, carvão e gás natural, que são fontes liitadas e co previsões para o térino de suas reservas. A busca por novas fontes de energia, renováveis e ecologicente corretas é de sua iportância (TRZECIAK, 2008). A história dos biocobustíveis coeça e 1895 quando Rudolf Diesel e Henry Ford descobrir que óleos vegetais poderi ser usados e otores de autoóveis e no uso industrial. Analisar vários óleos que pudesse ser utilizados, todavia, o petróleo foi preferido por seu baixo custo, a alta disponibilidade e alguns probleas técnicos relacionados co o uso direto do óleo vegetal nos otores. O biodiesel é obtido a partir de óleos vegetais, gordura anial ou óleo de fritura. No Brasil existe diversas espécies de plantas oleaginosas que pode ser utilizadas na produção do biodiesel. Os óleos vegetais são constituídos predoinanteente por triacilglicerídeos (três oléculas de ácidos graxos de cadeia longa esterificados co ua olécula de glicerol), outros constituintes e pequenas quantidades, ácidos graxos livres, ono e di-glicerídeos, alé de ua pequena quantidade de constituintes não glicerídicos, tais coo tocoferóis, carotenóides, esteróis etc. (FARIA et al., 2002). As fontes energéticas oriundas da bioassa tê ganhado força, não só pela recente preocupação co o eio biente, as tbé por ser ua fora de inclusão e apoio a agricultura filiar e busca do desenvolviento de regiões carentes, aproveitando o potencial de cada região. O biodiesel apresenta vantagens e relação ao diesel do petróleo por ser u cobustível de carbono neutro, as há alguas desvantagens, por exeplo, no uso do óleo virge. Depósito de carbono no otor,

2 obstrução no filtro de óleo e bicos injetores, coproetiento da durabilidade do otor, alta viscosidade tbé pode provocar sérios probleas. O biodiesel pode ser definido coo sendo ono-alquil ésteres de ácidos graxos derivado de fontes renováveis, coo óleos vegetais e gorduras aniais, obtidos através de u processo de transesterificação, transforação de triglicerídeos e oléculas enores de ésteres de ácidos graxos (FERRARI, 2005). Os ésteres alquílicos de óleos vegetais aparece coo ua alternativa para a substituição ao óleo diesel e otores de ignição por copressão (FERRARI, 2005). O óleo diesel é coposto por longas cadeias de hidrocarbonetos de (C 10 - C 22). Alguns ésteres de óleos vegetais apresent propriedades uito próxias às do diesel quando subetidos a u processo de transesterificação (GOLDEMBERG, 2003). Transesterificação é u tero usado para descrever ua iportante classe de reações orgânicas onde u éster é transforado e outro através da troca do resíduo alcoxila. Quando o éster original reage co u álcool, o processo de transesterificação é denoinado alcoólise. Para a obtenção de biodiesel, a reação de transesterificação de óleos vegetais co alcoóis priários pode ser realizada tanto e eio ácido quanto e eio básico. A presença de u catalisador ácido ou básico acelera de fora considerável esta conversão, contribuindo tbé para auentar o rendiento da esa (GERIS, 2007). A princípio, a transesterificação é ua reação reversível. Entretanto, o glicerol forado é praticente iiscível no biodiesel, reduzindo forteente a extensão da reação reversa. A iiscibilidade do glicerol no biodiesel é u fator que favorece o rendiento da reação, poré, a possibilidade de foração de eulsões estáveis, e certos casos, pode exigir u longo período de repouso para separação das fases de biodiesel e glicerol (RINALDI, 2007). Devido à facilidade de se produzir o biodiesel, u grande problea que ve sendo enfrentado não é a sua produção ais si a certificação de sua qualidade, ua vez que produzi-lo de odo a se encaixar perfeitente e todos os parâetros da Agência Nacional do Petróleo (ANP) é algo ais coplexo. A acidez de u óleo e do produto final é de extrea iportância para se evitar probleas co relação ao processo reacional, coo o consuo excessivo do catalisador, ocorrência de reações paralelas e a não ocorrência da reação (SILVA, 2009). O controle da acidez é essencial para evitar probleas co relação ao processo reacional coo consuo excessivo do catalisador, assi coo o índice de saponificação. Já uidade tbé deve ser rigorasente controlada, pois quando a água está presente durante a reação de transesterificação, ocorre reações paralelas causando a foração de sabões. Portanto, é extreente relevante o controle de tais parâetros para obtenção. Diante do exposto, o presente estudo teve por objetivo avaliar a acidez, uidade e o índice de saponificação dos óleos das seguintes espécies: Ricinus counis L. (ona), Cocos nucifera (coco), Mentha piperita L. (hortelã), Helianthus annuus (girassol), Caryocar brasiliense (pequi), Linu usitatissiu L. (linhaça), Carapa guianensis Aubl. (andiroba) e Eucalyptus globulus (eucalipto). 2. MATERIAL E MÉTODOS Acidez Pesou-se aproxiadente 2,0 g da ostra de óleo e u erleneyer de 100 L, adicionouse 10 L da solução éter: álcool etílico 1:1 e 3 gotas de fenolftaleína. Após istura titulou-se co solução de hidróxido de sódio padrão 0,1 ol L -1 utilizando bureta de 50 L até o apareciento de ua coloração leveente rosa. Repetiu-se o procediento ais duas vezes, anotando os volues da solução de hidróxido de sódio gastos e cada titulação.

3 O índice de acidez foi calculado através da aplicação do volue gasto de hidróxido de sódio na fórula abaixo: Índice de acidez (%) C NaOH x V NaOH 10 x M C NaOH : concentração da solução padronizada de hidróxido de sódio e ( ol L -1 ); x 282 V NaOH : volue de hidróxido de sódio gasto na titulação da ostra e (L); M : assa da ostra pesada e (g). O valor a ser considerado foi à édia aritética dos índices. Uidade Para cada ostra, a análise foi realizada e triplicata, utilizando três cadinhos de porcelana identificados por ostra. Colocar-se os cadinhos para secar na estufa por aproxiadente 1 hora a 120 C. Após esfriento no dessecador, pesou-se e anotou-se as suas assas (assa registrada coo 1 ). E seguida, pesou-se e cada cadinho 2,0 g da ostra de óleo e levando-os para estufa aquecida a C por 1 hora. Após o térino do tepo tornou-se a colocá-los no dessecador para esfriar e, por fi, pesou-se novente (assa registrada coo 2 ). Repetiu-se esse processo de aquecer, resfriar e pesar até não haver variação da assa, sepre utilizando balança analítica. A uidade do óleo foi calculada através da fórula abaixo: Uidade (%) 2 M Onde: 1 : assa do cadinho e (g); 1 x : assa do cadinho co o óleo após a secage na estufa e (g); M : assa da ostra pesada para o ensaio e (g). Índice de saponificação E u balão de fundo redondo de 250 L co boca eserilhada pesou-se 2,0 g da quantidade de óleo. Cuidadosente, adicionou-se ao balão 20 L de solução de hidróxido de potássio 1,0 ol L -1 através de ua bureta de 50 L. A deterinação do branco foi realizada siultaneente à da ostra. Conectou-se o condensador ao balão e aqueceu-se cuidadosente por 2 h. Após o frasco e o condensador tere resfriado, desconectou-se o condensador, adicionou-se 1 L de solução de fenolftaleína e titulou-se co solução de ácido clorídrico 0,5 ol L -1 até a coloração rosa ter desaparecido. O índice de saponificação do óleo foi calculado através da fórula abaixo: Índice de saponifica ção(g KOH g -1 ) 28,05 (S B) Onde: S: Volue de titulante gasto co a ostra e (L); B: Volue de titulante gasto co o branco e (L); : assa de ostra e (g).

4 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO A tabela 1 exibe os resultados obtidos nas edições dos parâetros físico-quíicos dos óleos de Ricinus counis L. (ona), Cocos nucifera (coco), Mentha piperita L. (hortelã), Helianthus annuus (girassol), Caryocar brasiliense (pequi), Linu usitatissiu L. (linhaça), Carapa guianensis Aubl. (andiroba) e Eucalyptus globulus (eucalipto). Tabela 1- Resultados da deterinação da acidez, uidade e índice de saponificação. Óleo Acidez Uidade Saponificação Mona 13,50% 0,49% 260,7 Coco 3,05% 0,48% 374,3 Hortelã 0,55% 0,46% 484,0 Girassol 0,51% 0,48% 285,4 Pequí 0,55% 0,49% 260,7 Linhaça 0,50% 0,48% 392,0 Andiroba 11,65% 0,49% 112,0 Eucalipto 0,55% 0,48% 402,9 Os referidos resultados são iportantes porque altos teores desses parâetros pode dificultar, ou até eso inviabilizar, a produção do biodiesel. Assi, é preferível utilizar atérias prias (óleos) co baixos níveis de acidez, uidade e índice de saponificação. Por exeplo, para produção de biodiesel via catálise alcalina hoogênea é conhecido que valores de acidez aiores que 1% prejudic o processo de produção (DOMINGOS, 2009). Das ostras testadas os óleos de ona, coco e andiroba necessitari de u tratento prévio de neutralização, auentando o custo de produção do biodiesel. Todos os óleos apresentar teor de uidade dentro da faixa aceitável de 0,5% (NASCIMENTO et al., 2009). Isso é uito relevante, pois a absorção de água favorece a ocorrência de processos hidrolíticos e a ação do oxigênio proove a oxidação do óleo arazenado. Poré, todos os óleos (exceto o de andiroba) apresentar elevados índices de saponificação (> 200 g/g), o que pode vir a prejudicar a produção de biodiesel a partir destas fontes. Altos valores de índices de saponificação tê coo consequência a necessidade de ua aior quantidade de catalisador, o que acaba por exigir ais lavagens do biodiesel. Considerando os parâetros avaliados o óleo de pequi foi o que ostrou elhor relação acidez/ uidade/saponificação, podendo ser ua proissora fonte oleaginosa para produção de biodiesel. 4. CONCLUSÕES For avaliados os parâetros físico-quíicos acidez, uidade e índice de saponificação de oito ostras de óleo vegetal, resultando e valores considerados, e sua aioria, dentro da noralidade segundo os critérios exigidos pela legislação. Das ostras testadas o óleo de pequi foi considerado a elhor fonte oleaginosa considerando os referidos parâetros físico-quíicos estudados, podendo ser considerado ua proissora atéria pria para produção do biodiesel. AGRADECIMENTOS Os autores agradece o Conselho Nacional de Desenvolviento Científico e Tecnológico (CNPq) e a Fundação Cearence de Apoio a Pesquisa (Funcap) pelo apoio financeiro.

5 REFERÊNCIAS DOMINGOS, A. K. Biodiesel: Por dentro da atéria-pria. Biodieselbr, Ano 3, n. 13, FARIA, E. A.; LELES, M. I. G.; IONASHIRO, M.; ZUPPA, T. O.; ANTONIOSI FILHO, N. R Estudo da estabilidade térica de óleos e gorduras vegetais por TG/DTG e DTA. Eclética Quíica, v. 27, p , FERRARI, R. A. Biodiesel de soja taxa de conversão e ésteres etílicos, caracterização físico - quíica e consuo e gerador de energia. Quíica Nova, v. 28, n. 1, p , GERIS, R.; SANTOS, N. A. C.; AMARAL, B. A.; MAIA, I. S.; CASTRO, V. D.; CARVALHO, J. R. M. Biodiesel de soja: reação de transesterificação para aulas práticas de quíica orgânica. Quíica nova, v. 30, n. 05, p , GOLDEMBERG, J. A odernização do uso da bioassa e consequente inserção do biodiesel na atriz energética brasileira. 1º Congresso Internacional de Biodiesel, Centro Nacional de Convenções, Ribeirão Preto SP, 14 a 16 de abril de NASCIMENTO, U. M.; VASCONCELOS, A. C. S; AZEVEDO, E. B.; SILVA, F. C. Otiização da produção de biodiesel a partir de óleo de coco babaçu co aqueciento por icroondas. Eclética Quíica, São Paulo, v. 34, n. 4, p , RINALDI, R. Síntese de biodiesel: ua proposta contextualizada de experiento para laboratório de quíica geral. Quíica Nova, v. 30, n.05, p , SILVA, F. M. Biodiesel: Por dentro da atéria-pria. Biodieselbr, Ano 3, n. 13, TRZECIAK, M. B. Utilização de seentes de espécies oleaginosas para produção de biodiesel. Abrates, FAEM/UFPel, v.18, p , 2008.