BIODIESEL ETÍLICO PROVENIENTE DE ÓLEO DE SOJA RESIDUAL∗
Beatriz Sampaio Lopes1 e Rosenira Serpa da Cruz2.
INTRODUÇÃO
Os aumentos dos preços do petróleo e as crescentes preocupações ambientais têm renovado o interesse
de muitos países na utilização de combustíveis alternativos. O biodiesel, definido como derivado
mono-alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa, provenientes de fontes renováveis como óleos
vegetais in natura ou residuais, é candidato proeminente a estes combustíveis1. Embora a tecnologia do
processo de obtenção dos ésteres metílicos seja completamente dominada na Europa, nos Estados
Unidos e no Brasil, a opção pela produção de biodiesel etílico deve ser considerada como estratégica e
de alta prioridade para o país por diversas razões, que vão desde implicações ambientais, econômicas e
políticas até implicações sociais2. Neste contexto, é de fundamental importância o estudo do processo
de obtenção e caracterização físico-química do éster etílico. Este trabalho tem como objetivos otimizar
a reação de transesterificação com etanol de óleos e gorduras residuais (OGR) através de um
planejamento fatorial e caracterizar o biodiesel utilizando os seguintes testes: ponto de fulgor,
viscosidade, corrosividade ao cobre, massa específica, aspecto e água e sedimentos, afim de garantir a
qualidade do mesmo e verificar a sua adequação à norma técnica 255/2003 da Agência Nacional de
Petróleo (ANP).
MATERIAL E MÉTODOS
Para a realização dos experimentos do planejamento fatorial, foram utilizados os seguintes parâmetros
com seus limites de variação mínimo e máximo: razão molar (álcool etílico:óleo) 6:1 e 10:1,
concentração de catalisador em relação à massa do óleo usada 0,4% e 0,8%, temperatura da reação
30°C e 60°C. A combinação desses valores gerou um planejamento do tipo 23 (três variáveis em dois
níveis) que equivaleu a um total de 8 experimentos, sendo feito ainda uma triplicata do ponto central
com razão molar álcool:óleo 5:1, catalisador de 0,6 %m e temperatura 45°C. Para a obtenção dos
ésteres etílicos de OGR, fez-se reações de transesterificação etanólica, cujo tempo zero da reação foi
considerado o momento do início da agitação do sistema, imediatamente após a adição da solução
EtOH/KOH ao óleo. A reação, estendeu-se pôr uma hora e neste período foram retiradas alíquotas de
cerca de 6 mL nos tempos de 1, 10, 20, 40 e 60 min. Estas foram adicionadas sobre 12 mL de uma
solução aquecida à 40°C de NH4Cl a 5% (m/v). Após repouso, a fase orgânica foi separada da fase
aquosa e submetida à centrifugação por 10 min a 10.000 rpm. A fase orgânica foi separada e seca com
Na2SO4 anidro, filtrada e analisada em cromatógrafo a gás. Devido ao longo tempo necessário para a
separação éster etílico/glicerina, desenvolveu-se um método para aceleração deste processo que
consistiu no borbulhamento de um gás durante 15 minutos na mistura reacional. Posteriormente, fez-se
a retirada do álcool etílico residual no éster via rota evaporador. Os testes de caracterização do
biodiesel obtido consistiram nas seguintes análises: determinação do ponto de fulgor utilizando o
aparelho de vaso fechado Pensky-Martens, segundo o método da ASTM D 93; determinação da
viscosidade, utilizando o viscosímetro Ubbelohde Viscometer, HVU 481, marca Herzog, segundo o
método da ASTM D 445; determinação da corrosividade ao cobre, utilizando o banho marca Petrotest e
ASTM Copper Strip Corrosion Standards, segundo o método ASTM D 130; determinação da massa
∗
Projeto de Pesquisa: Rede Energia Renovável e Meio Ambiente: aproveitamento de óleos e gorduras residuais e in natura
em combustível tipo diesel
1
Discente do curso de graduação em Licenciatura em química da UESC, bolsista do PROIIC/UESC, e-mail:
[email protected]
2
Doutora em Química, Professor Adjunto DCET/UESC, e-mail: [email protected]
específica, utilizando o densímetro marca Incoterm, segundo o método ASTM D 1298 e determinação
de água e sedimentos, segundo o método da ASTM D 2709.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Das reações que compuseram o planejamento fatorial, a que exibiu melhor rendimento em éster etílico
(87 ± 2%) foi aquela em que a razão molar álcool/óleo foi de 10:1, concentração de catalisador 0,8%m,
temperatura de reação 30°C, para o tempo de reação de 1 hora. Em contrapartida, o experimento com
menor rendimento em éster (31 ± 2%) para o mesmo tempo de reação, foi com razão molar álcool/óleo
3:1, concentração de catalisador 0,4%m, temperatura de reação 60°C. A análise dos resultados do
planejamento fatorial demonstrou que a razão molar é a variável mais importante, pois apresentou o
maior poder de influência sobre o rendimento da reação. Isto ocorre devido à natureza reversível do
processo de transesterificação, onde um aumento na proporção do agente transesterificante desloca o
equilíbrio da reação em direção à formação de mais produto. Além disso, verificou-se que a diminuição
da concentração de catalisador retarda a velocidade do processo, requerendo assim maior tempo de
reação. Observou-se ainda um efeito negativo no aumento da temperatura sobre o sistema, o que está
associado ao equilíbrio termodinâmico dessa reação. Na caracterização do biodiesel o ponto de fulgor
determinado foi de 115°C, garantindo a remoção de todo álcool não reagido, aumentando a segurança
no manuseio e estocagem. A viscosidade a 40ºC foi de 4,4 mm2/s, possibilitando o bom funcionamento
do motor, propiciando uma boa lubrificação, evitando entupimentos e facilitando a atomização do
combustível em sua injeção na câmara de combustão. A determinação da corrosividade ao cobre foi de
1a, favorecendo a conservação das peças de cobre, ligas e outros metais. A massa específica foi de 879
Kg/m3, garantindo estabilidade da potência do motor e o controle da emissão de poluentes. O biodiesel
apresentou aspecto límpido e isento de impurezas (LII), indicando visualmente boa qualidade e
ausência de possível contaminação do produto, viabilizando maior vida útil aos filtros do equipamento.
A determinação de água e sedimentos foi menor que 0,050 % (traços), garantindo a ausência de
microrganismos e consequente maior estabilidade à estocagem, o que evita a deterioração do biodiesel,
que ocasionaria prejuízo na combustão, além de acelerar a saturação dos filtros e provocar danos ao
sistema de combustível. Convém salientar que é necessário realizar os outros testes analíticos
constantes na norma ANP para garantir a qualidade do biodiesel como combustível automotivo.
CONCLUSÕES
A partir da otimização da reação de transesterificação de OGR por planejamento fatorial obteve-se
rendimento máximo em éster etílico de 87 ± 2%, nas condições de razão molar álcool etílico/óleo 10:1,
catalisador 0,8%m e temperatura 30ºC. Levando-se em conta os métodos de caracterização constantes
na norma ANP 255/2003 e monitorados neste trabalho o biodiesel produzido apresenta características
satisfatórias.
REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
1-ABREU, R. F.; LIMA, D. G.; HAMAÚ, E. H.; WOLF,C.; SUAREZ, P. A. Z. Utilization of metal
complexes as catalysts in the transesterification of brazilian vegetable oils with different alcohols.
Journal of molecular catalysis, v. 209, p. 29-33, 2004.
2-PAZ, M. J. D. A química e a físico-química na produção e no uso do biodiesel. In: CONGRESSO
LATINOAMERICANO DE QUÍMICA, 06, 2004, Salvador. Anais... Salvador: Centro de Convenções
da Bahia, 2004.
PALAVRAS-CHAVE: transesterificação, biodiesel, óleos vegetais.
AGÊNCIA FINANCIADORA: UESC