TRANSESTERIFICAÇÃO DE ÓLEO COMESTÍVEL USADO
PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL USANDO
MICROONDAS COMO CATALISADOR , Engenharia Química
Nome do proponente do Projeto: Felipe da Silva Castro
Orientadores: Maria Lúcia S. Cochlar; Adriano Martendal.
PUIC – PROGRAMA UNISUL DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
Engenharia Química – Campus Tubarão
Introdução
Nos dias atuais nos quais as demandas por processos sintéticos mais limpos e
eficientes têm sido consideradas muito relevantes devido a aspectos ambientais, duas
condições reacionais parecem bastante adequadas para as reações químicas em
escala preparativa: reações livres de solventes e reações aceleradas sob irradiação de
microondas (MO). Neste sentido, devido à eficiência de aparelhos de MO em aquecer
rapidamente meios reacionais, estes têm sido muito utilizados em diversas
transformações orgânicas reduzindo seus tempos de realizações, muitas vezes de dias
e horas para minutos ou segundos. Revisões recentes de artigos publicados em
periódicos de nível científico reconhecido sobre reações aceleradas por MO mostram
que é grande a diversidade de tipos de reações beneficiadas por esta espécie de
aquecimento.
O processo químico mais comum para a produção de biodiesel é a reação de
transesterificação (Figura 1) na qual um óleo vegetal triglicerídico como, por exemplo,
o óleo de soja, reage com um álcool (metanol ou metanol) na presença de um
catalisador (usualmente alcalino, sendo os mais utilizados NaOH e KOH) para formar,
majoritariamente éster monoalquílicos (biodiesel) e glicerina.
(Figura 1)
Objetivos
Objetivo Geral
Produzir biodiesel a partir de óleos vegetais comestíveis usados utilizando as
microondas como catalisador.
Objetivos Específicos
1-Montar uma unidade de bancada de transesterificação do óleo comestível usado;
2-Fazer a coleta do óleo residual;
3-Realizar ensaios de transesterificação com dois catalisadores: microondas e KOH;
4-Realizar ensaios de produção do biodiesel com os dois catalisadores;
5-Selecionar o método de separação mais eficiente do glicerol;
6-Comparar o biodiesel obtido utilizando as microondas como catalisador com o
biodiesel obtido com o hidróxido de potássio (KOH) como catalisador;
Metodologia
Primeiramente foram realizadas análises físico-químicas na matéria-prima como:
umidade, ácidos graxos livres totais e testes organoléptico conforme metodologia
descrita na literatura³. Logo após o óleo foi lavado com uma solução de HCl 2% para a
retirada dos ácidos graxos livres em seguida lavado com água destilada para retirada
do HCl, e seco com aquecimento a 110°C. Os experimentos foram realizados em
banho tipo Dubnoff e utilizando o aparelho Microondas adaptado com refluxo. Foi
adicionada uma solução de metóxido de potássio ao óleo de fritura, utilizando a razão
molar óleo-metanol de 1:6. Após as reações concluída os biodieseis foram separados
das glicerinas através de decantação, os ésteres obtidos foram purificados através da
lavagem com uma solução contendo 150 mL de água destilada a 90 ºC e 0,5% de HCl
concentrado, em seguida uma nova lavagem com água destilada foi realizada para
retirada dos traços ácidos e básicos . No fim da lavagem a determinação do pH da
água de lavagem foi feito através do indicador universa que indica a neutralização do
biodiesel , então o biodiesel foi filtrado para retirada de qualquer impureza em seguida
a umidade dele foi retirada através de aquecimento a 70°C com auxilio de ar
comprimido.Os valores utilizados na pesquisa estão expressos na Tabela 1.
Tabela 1 – valores utilizados na pesquisa
tempo de amostra do massa de
volume de Volume do
reação
óleo
(KOH)
metanol
óleo
temperatura
microondas (1) 5 minutos
D
13 mL
50 mL
0,5g
microondas (2) 5 minutos
B
13 mL
50 mL
0,75g
microondas (3) 5 minutos
C
13 mL
50 mL
0,9g
Dubnoff(1) 60 minutos
B
13 mL
50 mL
60°C
0,5g
Dubnoff(1) 60 minutos
B
13 mL
50 mL
60°C
0,75g
Dubnoff(1) 60 minutos
B
13 mL
50 mL
60°C
0,9g
Adaptação do microondas doméstico utilizado na pesquisa:O forno de MO
utilizado em todos os experimentos é da marca CONSUL, 220 V, modelo
CM540ABBNA, 38 L com gerador de MO na freqüência de 2450 MHz. Para a
execução dos experimentos de transesterificação em refluxo, sob irradiação de MO,
foi necessário efetuar um furo na parte superior central do forno. Para a adaptação
de refluxo no forno foi confeccionado um condensador de vidro com 40 cm de
comprimento .
Resultados
Índice de acidez dos óleos de fritura
Amostra
A
B
C
D
Índice de acidez
2,83 %
1,99 %
1,85 %
2,75 %
O índice de acidez está dentro da especificação, a qual exige que o óleo deva
possuir um teor menor que 3% de ácidos graxos livres para uma reação completa do
biodiesel.
Determinação da cor da água de lavagem
após a aplicação do indicador universal
Amostras
Cores das Amostras
Microondas (1)
verde fraco
Microondas (2)
verde fraco
Microondas (3)
verde fraco
Dubnoff (1)
verde fraco
Dubnoff (2)
Amarelo esverdeado
Dubnoff (3)
verde fraco
Analisando as cores das amostras
pode-se observar que a água de
lavagem tem seu pH bem próximo de
7, comprovando a neutralização do
biodiesel.
Teste organoléptico
Amostra
A
B
C
D
Cor
Amarelo
escuro
Amarelo
Laranja
Amarelo
queimado
Cheiro Sujeira
Fritura
Fritura
Fritura
Pouca
muita
pouca
Fritura
média
Analise da glicerina bruta formada
das reações de transesterificação
após a retirada do excesso de
metanol e água por aquecimento
Glicerina
Massa
Massa
bruta
(MO)
(Dubnoff)
reação (1)
reação (2)
reação (3)
5,67g
9,01g
11,48g
5,11g
9,4g
11,56g
As massas de glicerina bruta
formadas pelo aparelho MO e pelo
banho
tipo
Dubnoff
atingiram
resultados muito próximos, sendo
necessários 5 minutos no MO e 1
hora no banho tipo Dubnoff.
Porcentagem de água
contida no óleo
Amostras de Percentual de
óleo
água
A
0,046 %
B
0,672 %
C
0,278 %
D
0,136 %
Conclusões
O aparelho microondas mostrou ser um grande meio reacional. Os resultados de
glicerina bruta formada no microondas em um tempo de 5 minutos e no banho
Dubnoff em 60 minutos foram muito próximos. O processo de transesterificação
utilizando o microondas como meio reacional tem um tempo de reação 12 vezes
menor em relação ao método convencional de banho tipo Dubnoff. Comprovou-se a
grande eficiência do aparelho de microondas para a síntese de biodiesel.
Bibliografia
1. Quím. Nova, Vol. 28, No. 1, 19-23, 2005
2. Quím. Nova, Vol. 29, No. 2, 376-380, 2006
3. INSTITUTO ADOLFO LUTZ, Métodos Químicos e Físicos Para Análise de
Alimentos. São Paulo: 2ed., 1976.
4. http://p.roberto.silva.zip.net/arch2008-05-01_2008-05-31.html acessado em 25 de
julho de 2008.
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