I Congresso de Pesquisa e Pós-Graduação do Câmpus Rio Verde do IFGoiano.
06 e 07 de novembro de 2012.
ANÁLISE TERMOGRAVIMÉTRICA DE BIODIESEL METÍLICO E
ETÍLICO OBTIDO DO ÓLEO DE SEMENTES DE TUCUMÃ
(Astrocaryum huaimi Mart.)
ALEXANDRE, Ellen Carla Francisca (Mestranda)1; SILVEIRA, Eduardo Vieira
(Estudante IC)1; CASTRO, Carlos Frederico de Souza (Orientador)1; SALES, Juliana
de Fátima (Colaborador)1, OLIVEIRA, Lincoln Carlos Silva de (Colaborador)2,
BARBOSA, Luiz Claúdio de Almeida (Colaborador)3
1
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Goiano – Câmpus Rio Verde - GO.
[email protected];
2
Universidade Federal de Mato Grosso do Sul - MS;
3
Universidade Federal de Viçosa - MG.
RESUMO: O biodiesel é obtido através de uma reação de transesterificação de óleos vegetais ou
gorduras animais e um álcool na presença de um catalisador. O trabalho discute as características e
composição do biodiesel obtido do óleo de sementes de tucumã (A. huaimi Mart.), bem como as
propriedades dos seus ésteres metílicos e etílicos produzidos, para a utilização como biodiesel. O óleo
foi usado para produzir ésteres metílicos e etílicos. A análise por cromatografia gasosa revelou um
óleo rico em ácidos graxos de baixo peso molecular. As análises termogravimétricas e por calorimetria
diferencial exploratória indicaram um comportamento similar para ambos os biocombustíveis
produzidos, sendo que o biodiesel etílico além do fato de ter melhor comportamento em baixas
temperaturas possui pontos de congelamento mais baixo. Além disso, como o óleo apresentou um alto
teor de ácidos graxos saturados de baixo peso molecular, a análise térmica sugere o seu uso como
biocombustível em baixas temperaturas.
Palavras-chave adicionais: metanol, etanol, cristalização, catálises.
INTRODUÇÃO
MATERIAL E MÉTODOS
O biodiesel é obtido através de uma
reação de transesterificação de óleos vegetais ou
gorduras animais e um álcool na presença de um
catalisador (OLIVEIRA et al., 2011).
Para o caso de comunidades isoladas, as
mesmas podem obter óleos vegetais, como
matéria-prima, para produção de biodiesel através
um manejo e exploração sustentável das espécies
oleaginosas existentes e o etanol pode ser obtido
pelo plantio da cana-de-açúcar (SANTOS, 2008;
BARBOSA et al, 2009).
O trabalho discute as características e
composição do biodiesel obtido do óleo de
sementes de tucumã (A. huaimi Mart.), bem como
as propriedades dos seus ésteres metílicos e
etílicos produzidos, para a sua utilização como
biodiesel.
Foram utilizados frutos de tucumã (A.
huaimi Mart.) coletados na Fazenda Gameleira
(Latitude de 16° 06’20”S, longitude: 51°17’11”W
e altitude de 459 m), no município de Montes
Claros - GO, no mês de novembro de 2010.
Produção do biodiesel metílico e etílico
Os ésteres metílicos e etílicos foram
obtidos com metanol e etanol, usando como
catalisadores H2SO4 P e NaOH.
Análise cromatográfica do óleo de tucumã
A composição da mistura de ésteres
metílicos e etílicos foi determinada por
cromatografia gasosa acoplada a um detector de
massas, marca SHIMADZU, modelo GCMSQP5050A.
Análises termogravimétrica do óleo e do
biodiesel
As
curvas
de
Termogravimetria/
Termogravimetria Derivada (TG/DTG) foram
obtidas em um equipamento TGA-Q50 da TA
Instruments. As curvas de Calorimetria
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Exploratória Diferencial (DSC) foram obtidas em
um equipamento DSC-Q20, da TA Instruments.
Análise de [1H] NMR do óleo e biodiesel
As análises de ressonância magnética
nuclear 1H (300 MHz) foram feitas em aparelho
Varian Mercury 300, usando clorofórmio
deuterado como solvente e tetrametilsilano (TMS)
como padrão.
Ponto de entupimento de filtro a frio – CFPP
O ponto de entupimento de filtro a frio foi
estimado teoricamente (RAMOS et al., 2009) a
partir da composição do óleo de tucumã (A.
huaimi Mart.).
processos de fusão e cristalização de ácidos
graxos que compõem o óleo de tucumã e os
ésteres metílico e etílico. As temperaturas de
início dos eventos foram obtidas através da
medida do “onset point”. Os ciclos de
aquecimento do biodiesel (a) metílico, (b) etílico e
do (c) óleo de tucumã apresentam dois picos
endotérmicos, nas temperaturas de: (a) -39,0 °C e
-12,5 °C; (b) – 40,0 °C e – 20,3 °C e (c) -28,8 °C
e 13,5 °C, que, de acordo com GARCIA-PEREZ
(2010) e RAMALHO et al. (2012), possivelmente,
correspondem à fusão de ácidos graxos,
insaturados e saturados respectivamente.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
Na composição dos ácidos graxos para os
biodiesel metílico e etílico, pode-se notar que os
ácidos láurico, mirístico e oléico constituem mais
de 80% do total de ácidos graxos encontrados.
Para o óleo de A. huaimi, o ácido láurico é o seu
constituinte majoritário (38%), seguido pelo ácido
oléico (24,8%) e mirístico (17,9%).
Para os teores de ácidos palmítico e oléico
no óleo de A.vulgare Mart., nota-se que os
mesmos são muito superiores aos encontrados no
óleo de A. huaimi Mart. (24,6% e 7,7%, para o
ácido palmítico; 65% e 24,8%, para o ácido
oléico, respectivamente).
Foram obtidos espectros de RMN 1H para
o biodiesel metílico e o biodiesel etílico de óleo
de tucumã (A.huaimi Mart.). Em ambos os casos,
não foram detectados sinais relativos aos
hidrogênios do glicerol, o que indica não
existirem teores significativos de óleo bruto
original não-transesterificado (PAULA et al.,
2011; ANDRADE et al., 2012).
De acordo com Figura 1, as curvas
TG/DTG do biodiesel metílico (a), etílico (b) e do
óleo de tucumã mostram a estabilidade térmica, as
etapas e os teores de resíduos formados no
processo de termodecomposição. Os ésteres
metílico e etílico decompõem-se em uma única
etapa, entre as temperaturas de: (a) 75,0 °C e 245
ºC e (b) 79,0 °C e 239 °C, com perdas de massa
de (a) 98,2 % e (b) 99,2 % e perfil muito similar.
O óleo de Tucumã decompõe-se em três etapas
consecutivas, entre as temperaturas de 227,1 °C e
561,0 °C, com perda de massa total de 98,9 % e
resíduo de 0,05%, que pode ser atribuído ao limite
de erro aceito para a técnica.
As curvas DSC (Figura 2), mostram picos
endo e exotérmicos, correspondentes aos
Figura 1. Curvas de TG/DTG: a) Biodiesel
metílico de tucumã, b) Biodiesel etílico de
tucumã e c) Óleo de tucumã em condições na
atmosfera não oxidativa.
Nos ciclos de resfriamento, observam-se
uma exotérma larga em (a) -7,4 ° C e (b) -9,4 °C,
correspondente a cristalização de mistura de
ácidos graxos saturados com cadeias carbônicas
de diferentes tamanhos, e picos exotérmicos em
(a) -53,2 °C e (b) – 60,9 °C, correspondente a
cristalização de ácidos graxos insaturados. Para o
óleo de tucumã (c), observam-se dois picos
exotérmicos consecutivos, com o primeiro
iniciando-se em 8,5 °C e segundo em 2,2 °C. Os
valores de temperaturas observadas nos eventos,
sempre superiores para o óleo, estão em
concordância com os demais resultados obtidos,
sugerindo a formação dos ésteres. Os tamanhos
relativos dos picos são indícios de um conteúdo
significativamente maior de ácidos graxos
saturados, o que está em concordância com a
composição determinada.
Os valores calculados para o ponto de
entupimento de filtro a frio foram iguais a -7,8 e 2
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8,8 0C, para o biodiesel metílico e etílico,
respectivamente. Tais valores colocam o biodiesel
de óleo de A. huaimi Mart. em condições
extremamente favoráveis ao seu uso em regiões
com temperaturas baixas (RAMOS, et al, 2009).
Isto permite inferir um possível uso do biodiesel
de tucumã (A. huaimi Mart.) como aditivo para
obter propriedades desejadas em misturas de
biodiesel com pobres comportamentos em baixas
temperaturas (ECHIM, MAES, DE GREYT,
2012).
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C. F.; RODRIGUES, H. S.; STRADIOTTO, N. R. A
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RAMOS, M.J.; FERNÁNDEZ, C.M.; CASAS, A.;
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properties. Bioresource Technology, v. 100, p. 261268, 2009.
Figura 2. Curvas de DSC: a) Biodiesel metílico
de tucumã, b) Biodiesel etílico de tucumã e c)
Óleo de tucumã em condições na atmosfera não
oxidativa.
CONCLUSÃO
Os biodiesel metílico e etílico resultou em
uma conversão completa por catálise dupla,
confirmada por RMN 1[H] e cromatografia
gasosa. Ambos os biocombustíveis produzidos
apresentaram comportamentos térmicos similares,
sendo que o biodiesel etílico além do fato de ter
melhor comportamento em baixas temperaturas
possui pontos de congelamento mais baixo. Como
o óleo de tucumã apresentou um alto teor de
ácidos graxos saturados de baixo peso molecular,
a análise térmica sugere o seu uso como
biocombustível em baixas temperaturas.
AGRADECIMENTOS
A CAPES e ao CNPq pelo apoio financeiro.
RAMALHO, E. F. S. M.; CARVALHO FILHO, J.
R.; ALBUQUERQUE, A. R.; de OLIVEIRA, S. F.;
CAVALCANTI, E. H. S.; STRAGEVITCH, L.;
SANTOS, I. M. G.; SOUZA, A. G. Low
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