TRATAMENTO DO BIODIESEL DE ÓLEO DE PALMA POR ADSORÇÃO VISANDO À
REMOÇÃO DOS CAROTENOIDES
Adriane Rosário do LAGO¹, Brenda Fernanda Honorato de OLIVEIRA², Dra. Nádia Cristina Fernandes
CORRÊA³, Dr. Luiz Ferreira de FRANÇA4. Curso de Engenharia de Alimentos, Universidade Federal do Pará –
UFPA, Rua Correa Augusto Corrêa, 01, 66075-110, Belém, Pará, Brasil.
1
Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia/ITEC, UFPA. [email protected]
2 Faculdade de Química Industrial/ICEN, UFPA. [email protected]
3 Faculdade de Engenharia de Alimentos/ITEC, UFPA. [email protected]
4 Faculdade de Engenharia de Alimentos/ITEC, UFPA. [email protected]
RESUMO O biodiesel é uma alternativa para substituição de combustíveis fósseis que são bastante
utilizados no consumo de energia mundial. O óleo de palma apresenta um bom potencial para a produção de
biodiesel e se destaca dentre todas as oleaginosas devido a sua alta produtividade. O óleo de palma é rico em
carotenóides, composto no qual é responsável pela coloração laranja da palma, este composto apresenta
propriedades bioquímicas que despertam o interesse comercial na área alimentícia e farmacêutica. Uma
técnica de aproveitamento desse composto é feita através da adsorção. Neste estudo foi feita a remoção dos
carotenóides presentes no biodiesel de palma obtido por transesterificação, utilizando álcool metílico e
hidróxido de sódio. A remoção desse composto foi a partir do processo de adsorção em batelada com o uso
de alumina, carvão ativado e terra diatomácea como adsorventes. Foram realizados ensaios de adsorção
avaliando os parâmetros de temperatura (30 e 50 ºC), agitação (velocidade 4 e 8), tipo e porcentagem de
adsorvente (5 e 10%). O carvão ativado apresentou maior rendimento de adsorção em dois ensaios,
removendo 36,12 e 37,93% de carotenos, enquanto que a alumina e terra diatomácea removeram
respectivamente, 11,43 e 10,45% de carotenos. Não houve diferença significativa na quantidade de carotenos
removida nos dois melhores ensaios utilizando carvão ativado, por tanto foi escolhido o ensaio com maior
simplicidade do processo, no qual foi realizado com menor velocidade de agitação com 10% de adsorvente,
velocidade de agitação 4 e temperatura de 50°C.
PALAVRAS-CHAVE: adsorção, biodiesel de palma, carotenóides.
1 - INTRODUÇÃO
A maior parte da energia consumida no mundo é derivada do petróleo, carvão e gás natural.
No entanto, essas são fontes não renováveis e a tendência de esgotamento desencadeia a
investigação e desenvolvimento em energia renovável alternativa (LIMA et al., 2007).
O biodiesel é uma alternativa para substituição de combustíveis fósseis que são bastante
utilizados no consumo de energia mundial. O biodiesel é um composto de mono-alquilésteres de
ácidos graxos de cadeia longa, obtido usualmente a partir da reação de óleos vegetais e gorduras
animais com um intermediário ativo (constituído de álcool e catalisador), processo este denominado
transesterificação (KNOTHE, 2006).
O óleo de palma apresenta um bom potencial para a produção de biodiesel e se destaca
dentre todas as oleaginosas devido a sua alta produtividade (SILVA et al., 2011). Quando
comparado a outros óleos vegetais, o óleo de palma apresentada maior estabilidade à oxidação,
devido à presença de ácidos graxos saturados (ISSARIYAKU E DALA, 2014).
O óleo de palma é rico em carotenóides, composto no qual é responsável pela coloração
laranja da palma, este composto apresenta propriedades bioquímicas que despertam o interesse
comercial na área alimentícia e farmacêutica (MUHAMMAD, KHAN e CHOONG, 2013).
O Biodiesel de palma contém uma alta concentração de carotenóides. Portanto, é essencial
desenvolver um método para recuperar este composto. Tem se estudado várias técnicas para
aproveitamento dos carotenóides, dentre elas tem-se a adsorção.
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A transesterificação do óleo de palma diminui algumas de suas propriedades físicas, tais
como viscosidade e densidade, o que facilita o processo de adsorção de carotenóides.
Neste estudo foi feita a remoção dos carotenóides presentes no biodiesel de palma obtido
por transesterificação, utilizando álcool metílico e hidróxido de sódio. A remoção dos carotenóides
foi realizada a partir do processo de adsorção em batelada, utilizando alumina, carvão ativado e
terra diatomácea como adsorventes.
1.1 - OBJETIVOS
Investigar condições operacionais para adsorção de carotenos presentes no biodiesel obtido
do óleo de palma por via metanólica com catálise homogênea básica;
Avaliar os efeitos da adsorção com carvão ativado, alumina e terra diatomácea sobre a
eliminação do caroteno no biodiesel de óleo de palma.
2 - METODOLOGIA
A obtenção do biodiesel foi feita através da reação de transesterificação utilizando
catalisador básico homogêneo. As principais etapas envolvidas na obtenção do biodiesel podem ser
ilustradas no fluxograma mostrado na Figura 1.
MATÉRIA PRIMA
PREPARAÇÃO DA MATÉRIA PRIMA
REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO
SEPARAÇÃO DE FASES
RECUPERAÇÃO DO ÁLCOOL
FASE AQUOSA
FASE ORGÂNICA
PURIFICAÇÃO DOS ÉSTERES
BIODIESEL
Figura 1 - Etapas do processo de transesterificação (PARENTE,2003)
157
A reação de transesterificação foi realizada de acordo com os resultados obtidos através de
cálculos estequiométricos, utilizou-se como reagente álcool metílico e como catalisador hidróxido
de sódio na concentração de 1% m/m e razão molar óleo/metanol 1:9. A reação foi feita em reator
encamisado com capacidade para 1000 mL de amostra, com banho termoestatizado a 50 ºC por 60
minutos em agitação constante.
Foram realizados ensaios de adsorção de carotenóides do biodiesel de palma utilizando
alumina, carvão ativado e terra diatomácea como adsorventes. Avaliou-se os parâmetros de
temperatura (30 e 50 ºC), agitação (velocidade 4 e 8), tipo e porcentagem de adsorvente (5 e 10%
em relação a massa de biodiesel). Os parâmetros avaliados no processo de adsorção estão
representados na Tabela 1.
Tabela 1- Parâmetros avaliados na adsorção de carotenóides do biodiesel de palma
Ensaio
Agitação
Adsorvente
Temperatura
1
4
5%
50°C
2
4
10 %
50°C
3
4
5%
30°C
4
4
10 %
30°C
5
8
5%
50°C
6
8
10 %
50°C
7
8
5%
30°C
8
8
10 %
30°C
A adsorção foi feita em reator encamisado acoplado a um banho termoestatizado com
agitador magnético. O adsorvente foi adicionado ao biodiesel após o mesmo atingir uma
temperatura constante, depois a mistura foi agitada durante 30 minutos, sob temperatura e agitação
constante. Em cada experimento foi utilizado cerca de 20 g de biodiesel.
Após o processo de adsorção a mistura foi filtrada a vácuo e no biodiesel foi feita a análise
de carotenóides totais com o intuito de verificar o rendimento da adsorção de carotenóides de cada
material adsorvente.
A análise de carotenoides totais foi realizada de acordo com o método de França e Meireles
(2000), em que a quantificação foi realizada em espectrofotômetro (Thermo Scientific, modelo
Genesys 10-S). Dilui-se em torno de 0,04 g de amostra em solução hexano/acetona (7:3). A leitura
foi realizada em comprimento de onda de 450 nm.
Foi realizada ainda análise de variância (ANOVA), ao nível de significância de 5% e teste
de Tukey para comparação entre as médias dos resultados de rendimento de adsorção de
carotenoides para cada material utilizado como adsorvente.
3 - RESULTADOS E DISCUSSÃO
Os valores de rendimento da adsorção obtidos a partir dos ensaios de adsorção de
carotenóides no biodiesel de palma estão apresentados na Tabela 2.
Ao analisar os resultados obtidos observa-se que na maioria dos ensaios realizados o carvão
ativado apresentou maior rendimento da adsorção de carotenóides, com exceção dos ensaios 3 e 7.
O carvão ativado não apresentou diferença estatística significativa com a alumina no ensaio 3 e com
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a alumina e a terra diatomácea no ensaio 7. Nesses ensaios foram utilizados menor quantidade de
adsorvente e menor temperatura, o que deve ter interferido na adsorção do caroteno. Schneider
(2008), afirma que o aumento da temperatura da solução aumenta a mobilidade das moléculas, o
que facilita a difusão do adsorvato no adsorvente.
A alumina apesar de apresentar elevada área superficial específica devido à remoção das
hidroxilas sob forma de moléculas de água, durante a sua produção via calcinação, a mesma é
hidrofílica e polar o que justifica a baixo desempenho na adsorção de carotenos.
O carvão ativado apresentou maior rendimento da adsorção nos ensaios 2 e 6, removendo
36,12 e 37,93% de carotenoides contidos no biodiesel de palma respectivamente, enquanto que a
adsorção máxima da alumina e terra diatomácea foi, respectivamente, 11,43 e 10,45% nos ensaios 1
e 4.
Os resultados obtidos neste estudo foram distintos aos de Baharin et al., (1998) que estudou
a separação do caroteno de palma por polímero sintético como adsorvente, no qual conseguiu
adsorver cerca de 16 a 52 % de caroteno. Isso pode ser justificado pela diferença das metodologias
utilizadas nos estudos, pois no presente trabalho foi feito adsorção em batelada e no estudo de
Baharin et al., (1998) a separação do caroteno foi feita por cromatografia de adsorção.
Não houve diferença significativa na quantidade de carotenóides removida nos dois
melhores ensaios utilizando carvão ativado, por tanto foi escolhido o ensaio com maior
simplicidade do processo, no qual foi realizado com menor velocidade de agitação com 10% de
adsorvente, velocidade de agitação 4 e temperatura de 50°C.
Tabela 2 - Rendimento da adsorção dos carotenóides do biodiesel de palma por carvão ativado,
alumina ativa e terra diatomácea como adsorventes
Ensaio
Carvão Ativado (%)
Alumina (%)
Terra diatomácea (%)
1
17,19 Aa
11,43 Ab
8,33 ACb
2
36,12 DEa
7,42 Ab
4,55 Abc
3
12,18 Aa
8,40 Aab
5,22 ABb
4
31,86 CDa
5,92 Ab
10,45 Cb
5
23,56 Ba
9,47 Ab
5,17 ABb
6
37,93 Ea
6,06 Ab
3,74 Bb
7
13,46 Aa
7,83 Aa
6,05 Aba
8
26,56 BCa
4,46 Ab
7,90 ACc
Letras minúsculas e iguais na mesma linha e letras maiúsculas e iguais na mesma coluna, não apresentam
diferença significativa pelo teste de Tukey em nível de 5% de significância (α=0,05).
4 - CONCLUSÃO
Os ensaios de adsorção de carotenóides no biodiesel de palma mostraram que o carvão
ativado apresentou melhor desempenho de rendimento da adsorção em relação à alumina e terra
diatomácea. O parâmetro velocidade não apresentou influência nos valores de rendimento da
adsorção de carotenóides nos ensaios que apresentaram melhores resultados utilizando carvão
ativado. O uso do carvão ativado mostrou um desempenho satisfatório e eficiente na remoção de
carotenóides presentes no biodiesel de palma.
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5 - REFERÊNCIAS
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synthetic polymer adsorbent. JAOCS, Vol. 75, no. 3, 1998.
FRANÇA, L. F. ; MEIRELES, M. A. A. Modeling the Extraction of Carotene and Lipids from
Pressed Palm Oil (Elaes guineensis) Fibers using Supercritical CO2. The Journal of
Supercritical Fluids, EUA, v. 18, p. 35-37, 2000.
ISSARIYAKUL, T.; DALAI, A. K.; Biodiesel from vegetable oils. Renewable and Sustainable
Energy Reviews Vol. 31, p.446–471, 2014.
KNOTHE, G. Manual de Biodiesel. 1ª Ed. São Paulo: Editora Blucher, 2006.
LIMA, J.R.O. ; SILVA, R.B. ; SILVA, C.C.M. ; SANTOS, L.S.S. ; SANTOS, J.R.S. JR. ;
MOURA, E.M. ; MOURA,C.V.R. Biodiesel de babaçu (Orbignya sp.) obtido por via etanólica.
Quim. Nova, Vol. 30, No. 3, 600-603, 2007.
MUHAMMAD, M; KHAN, M. A.; CHOONG, T. S. Y. Adsorptive separation studies of 𝛽𝛽carotene from methyl ester using mesoporous carbon coated monolith. Journal of Chemistry.
Volume 2013.
PARENTE, E.J., Biodiesel: uma aventura tecnológica num país engraçado. Fortaleza, TECBIO,
1-66, 2003.
SCHNEIDER, E. L. Adsorção de compostos fenólicos sobre carvão ativado. Dissertação em
Engenharia Química. Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo. 93 p. 2008.
SILVA, G.S.; INOUE, D.Y.; DORS, G.; FURIGO, A.; CASTRO, H.F.; Otimização da síntese
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