Otimização do processo de síntese de ésteres etílicos
a partir de gordura utilizando etóxido.
Larissa Tagliari e Dra Rachel Feverzani Magnago (PUIC)
Engenharia Ambiental – Ponte do Imaruim - UNISUL
Introdução
A motivação pela escolha de gordura animal (suíno) para o processo de
transesterificação foi devido ao grande número de criadores instaladas no Estado de
Santa Catarina, e a elevada quantidade de gordura sem utilização e com destino
inadequado.
O desenvolvimento do biodiesel (Figura 1) no mundo evidencia-se como uma solução
energética por ser renovável, propondo assim um desafio de explorar diferentes tipos
de matérias-primas, como a gordura animal, e criando alternativas para diminuição do
uso de fontes de energias não renováveis.
CH2OCOR1
CHOCOR2
+
3 ROH
C
R3-COOR
CH2OCOR3
Triglicerídeos
R1-COOR
R2-COOR
Álcool
Ésteres
CH2OH
+
CHOH
CH2OH
Glicerol
Figura 1: Esquema de síntese de biodiesel (monoésteres) e glicerol. C = catalise
básica (NaOH, KOH, MeONa, EtONa) ou ácida (ácido sulfúrico).
Objetivos
1.Preparar o etóxido de sódio pela reação do álcool etílico com o sódio metálico;
2.Testar e otimizar as condições reacionais, variando tempo (3h, 12h e 24h) e
temperatura (55o C e 75o C);
3.Sintetizar o biodiesel, pelo método de transesterificação utilizando etóxido de sódio,
em escala laboratorial;
4. Quantificar o biodiesel sintetizado;
5. Caracterizar por RMN 1H, IV e CG.
Tabela 2 – Rendimento das sínteses do processo de obtenção do biodiesel de gordura
suína, com temperatura de 75º.
Tempo de
Reação (h)
3
3
3
12
12
12
24
24
24
Biodiesel
Média
(gr)
Biodiesel (gr)
155,04
155,17
153,65
150,74
141,08
128,52
136,31
139,33
135,95
150,07
142,69
142,04
Glicerina
(gr)
28,73
32,31
31,67
25,82
28,19
30,20
51,32
38,02
45,91
Média
Glicerina (gr)
30,90
28,07
45,08
Analises dos produtos
As análises de IV foram realizadas em um aparelho Perkin-Elmer modelo 16PC,
utilizando pastilhas de KBr e as análises de RMN- 1H (Figura 2) foram realizadas em um
espectrômetro Varian Mercury Plus 400 – MHz. O cromatógrafo utilizado foi Shimadzu
17 A - modelo CBP20, equipado com detector FID e coluna de 30 m x 0,25 mm x 0,25
mm. A temperatura do injetor foi de 290o C, a temperatura da coluna foi a inicial de 100o
C; taxa 8o C/min até temperatura final de 250o C com isoterma de 20 min e a
temperatura do detector foi de 310o C coluna. A identificação dos picos foi realizada
através da comparação com tempo de retenção de padrões Nu-Check e a quantificação
por normalização de área.
Metodologia
Em um balão equipado com agitação magnética, aquecimento e sistema de refluxo,
foi adicionado a gordura e aquecida à temperatura estabelecida,e então foi
adicionado etóxido de sódio. A mistura reacional foi mantida na temperatura com
agitação magnética em experimentos de 24h, 12h e 3h, nas temperaturas de 55o C e
75o C, respsctivamente. A mistura foi vertida em um funil de separação e deixada
decantar.
O biodiesel foi lavada com água destilada, e ácido fosfórico a 10%, seco e
armazenado. As reações foram realizadas em triplicatas para cada condição. O
biodiesel foi caracterizado por análise dos espectros de RMN 1H, IV e CG.
Resultados
As reações foram realizadas em triplicata variando a temperatura em 35ºC, 55ºC e
75ºC; e tempo de reação com períodos de 3 horas, 12 horas e 24 horas.
Na temperatura de 35ºC a gordura apresentou-se com grande viscosidade, a mistura
reacional de gordura com alcóxido de etanol não se homogeneizou, fazendo com que
a reação não ocorresse.
Para a temperatura de 55ºC com 3 horas de reação obteve-se uma média
aproximada de 82% de éster etílico e de 18% de glicerina bruta; com 12 horas de
reação, a quantidade de ésteres etílicos se aproximou de 80% e a glicerina bruta de
20%; e para a reação com o tempo de 24 horas obteve-se uma média de 75,5% de
ésteres etílicos e de 24,5% de glicerina bruta. Na Tabela 1 pode observar-se a massa
em grama de biodiesel e de glicerina bruta obtida, as reações foram realizadas em
triplicata.
Tabela 1 – Rendimento das sínteses do processo de obtenção do biodiesel de
gordura suína, com temperatura de 55º C.
Tempo de
Reação (h)
3
3
3
12
12
12
24
24
24
Biodiesel
Média
Glicerina
(gr)
Biodiesel (gr)
(gr)
147,73
32,28
152,72
149,33
31,34
147,54
35,29
140,82
38,75
144,78
143,86
33,61
145,98
36,96
136,95
44,22
137,95
137,45
45,20
136,54
44,63
Média Glicerina
(gr)
32,97
36,44
44,71
As reações realizadas à temperatura de 75ºC, obteve-se uma média percentual
aproximada de 83% de biodiesel e 17% de glicerina bruta com a reação de 3 horas;
para a reação de 12 horas a média aproximada foi de 62% de biodiesel e 38% de
glicerina bruta; e para 24 horas de reação obteve-se uma média de 76% de biodiesel
e 24% de glicerina bruta. Os valores de cada reação, medidos em gramas, podem ser
observados na Tabela 2.
O
H2
C
H3C
2
C
O
1
3
C
H2
H2
C
4
5
H2
C n
C
H2
6
7
CH3
Figura 2 – Caracterização obtido no espectro RMN – 1H
Fonte: Universidade Federal de Santa Catarina, 2008.
No espectro de IV para o biodiesel de gordura suína, obtido a temperatura ambiente 55o
C em 3h de reação, observam-se as bandas com comprimento de onde de 2926 e 2854
(CH), 1739 (C=O), 1465, 1371, 1180, 1035.
A Tabelas 3 mostra a composição média de ésteres etílicos de ácidos graxos dos
diferentes produto obtido a 55o C em 3h de reação obtida por cromatografia gasosa.
Tabela 3. Composição média de ésteres etílicos de ácidos graxos no biodiesel de suíno,
a 55o C em 3h de reação.
Número de
carbonos
C14:0
C16:0
C16:1
C18:0
C18:1 n9 e n7
C18:2
Ácido graxo
Porcentagem
Miristato
Palmítico
Palmitoleato
Estearato
Oleato e vacenato
Linoleato
1,3
24,6
2,0
13,1
43,5
15,5
Conclusões
A reação de transesterificação utilizada como processo de obtenção de biodiesel, a
partir de gordura animal suína, adotada neste trabalho promoveu uma visível conversão
do óleo em monoésteres etílicos. O melhor rendimento da síntese foi de
aproximadamente 82% de biodiesel da gordura suína. Para os criadores de suínos a
utilização de biodiesel como combustível para suas máquinas, como por exemplo, nos
tratores, soma-se a vantagem de economizar em combustível além de reduzir a geração
de resíduos e a necessidades de tratamento destes.
Bibliografia
AGÊNCIA
NACIONAL
DO
PETRÓLEO.
Biocombustíveis
Biodiesel.
Disponível
em:
<http://http://www.anp.gov.br/biocombustiveis/biodiesel.asp>. Acesso em: 12 maio 2008.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENGENHARIA QUÍMICA. Ponto de Vista: : Biodiesel e Glicerina. Revista Brasileira de
Engenharia Química, São Paulo, v. 23, n. 1, p.22-23, 01 jul. 2007. Anual.
ASSOCIAÇÃO CATARINENSE DE CRIADORES DE SUÍNOS. Relatório Anual 2007.
Disponível em:
<http://www.accs.org.br/relatorio.php>. Acesso em: 23 maio 2008.
BIODIESELBR. Biodiesel. Disponível em: <http://www.biodieselbr.com/biodiesel/biodiesel.htm>. Acesso em: 17 maio 2008.
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