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Anabela Videira

Escola Secundária Morgado Mateus

Vila Real / Vila Real

12º Ano - Química

Amigos do Ambiente

7 alunos + 1 professora

O nosso trabalho consistiu na produção de

Biodisel a partir de óleos usados.

A primeira etapa fizemos uma pesquisa sobre o que é o Biodisel e a segunda etapa

consistiu na realização da actividade prático – laboratorial, todo o trabalho foi

realizado durante o segundo período.

A seguir será introduzidos os diapositivos do trabalho que elaboramos.

Trabalho realizado por:

Ana Filipa, Artur, Bruna, Diogo, Inês, Paulo, Ricardo

12ºB

Ano Lectivo 2009/2010

Escola Secundária/3 Morgado de Mateus – Vila Real

Rua Dr. Sebastião Ribeiro 5000 VILA REAL

Os biocombustíveis deverão exercer um papel muito importante mundialmente no futuro, motivada principalmente por considerações de ordem ambiental, pela elevação dos preços do petróleo no mercado internacional e pela incerteza na oferta de combustíveis fósseis num médio e longo prazo.

Os biocombustíveis deverão exercer um papel muito importante mundialmente no futuro, motivada principalmente por considerações de ordem ambiental, pela elevação dos preços do petróleo no mercado internacional e pela incerteza na oferta de combustíveis fósseis num médio e longo prazo.

O biodiesel é uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos gordos e pode ser produzido a partir de uma grande variedade de óleos vegetais e gorduras animais, pelo processo de transesterificação de triglicerídeos com um álcool de cadeia curta (metanol ou etanol).

O biodiesel constitui uma alternativa ao diesel, não obrigando os motores a sofrerem alterações significativas.

Pode ser utilizado na forma pura (B100) e, devido a ser um produto miscível, em qualquer percentagem de mistura com diesel (B50, B20, etc.). Com a sua utilização, a vida útil de um motor pode aumentar, visto o biodiesel ser um óptimo lubrificante.

As principais vantagens do biodiesel são:

apresenta baixo risco de explosão (ponto de auto ignição 176ºC) o que permite fácil transporte e armazenamento;

é uma fonte de energia renovável que pode dar um contributo importante na redução do consumo dos combustíveis fósseis;

decompõe-se facilmente por via biológica em caso de acidente.

As suas desvantagens são:

aumento das emissões de NOx;

elevada quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção de biodiesel (que só consegue ser introduzida no mercado a preços inferiores aos actuais).

A cor e o odor do biodiesel variam um pouco em

relação ao óleo vegetal escolhido como matéria-prima. Em

geral, o produto é amarelo podendo ser muito claro ou

mesmo alaranjado. O odor é parecido com o do óleo

vegetal de origem.

Actualmente, o método utilizado na produção de

biodiesel é a transesterificação de fontes biológicas

renováveis tais como os óleos vegetais e as gorduras

animais, com um álcool (metanol ou etanol), levando à

formação de glicerina e de ésteres.

A transesterificação consiste na cisão de um éster quando reage com álcool, em geral o metanol, na presença de um catalisador.

Os catalisadores mais utilizados são os hidróxidos alcalinos (NaOH ou KOH), carbonatos e metilatos ou etilatos de sódio ou potássio.

Triéster original

A Transesterificação

Biodiesel

A sua produção pode ser através de catálise homogénea ou heterogénea. A

catálise homogénea divide-se em catálise ácida ou básica, a heterogénea utiliza

catalisadores heterogéneos como as enzimas, silicato de titânio, compostos de

metais alcalino-terrosos, resinas permutadoras, entre outros.

A catálise heterogénea é mais vantajosa pois obtém-se uma glicerina de maior

pureza, mas apresenta custos mais elevados de investimento inicial, em virtude

do elevado preço dos catalisadores, o que representa uma grande desvantagem.

Hidrólise é uma reacção química em que a água é utilizada ou gerada durante a quebra ou formação de um composto.

Isso é alcançado pela quebra de uma ligação covalente no composto através da inserção de uma molécula de água ou álcool.

Na produção de biodiesel, a hidrólise é utilizada quando se tem uma matéria-prima que apresenta uma grande quantidade de ácidos gordos livres e deseja-se convertê-la em biodiesel.

1ª ETAPA 

SECAGEM E FILTRAÇÃO DO ÓLEO ALIMENTAR USADO ( OAU)

Esta etapa consiste no tratamento do óleo usado que vai ser usado como reagente na reacção de transesterificação. Utiliza-se o sulfato de

magnésio anidro, pois este tem capacidade de absorver a água existente no OAU. A quantidade de sulfato de magnésio anidro é de 1g/100

ml de OAU.

Para separar a mistura AO + sulfato de magnésio e resíduos da fritura que se encontram no óleo utiliza-se uma filtração por sucção. 

PROCEDIMENTO

1- Medir o OAU

2- Pesar a massa de MgSO4 anidro adequada para o volume de OAU anterior.

3- Transferir o OAU para o copo de precipitação de 150 ml

4- Adicionar o MgSO4 ao OAU

5- Introduzir a barra magnética no copo e colocar na placa de agitação

6- Deixar agitar a mistura durante 30 min

7- Filtrar a mistura por sucção

8- Transferir o OAU seco e filtrado para um frasco de vidro e rotular

1ª ETAPA

AgitaçãoAgitação Filtração por sucçãoFiltração por sucção

2ª ETAPA 

MISTURA DO METANOL COM O CATALISADOR

O objectivo desta etapa é dissolver o hidróxido de sódio (catalisador) no metanol (reagente) .

Relativamente ao cálculo da massa de hidróxido de sódio e do volume de metanol a usar, é de considerar as seguintes proporções para a mistura :

A quantidade de metanol depende da quantidade de OAU. Deve-se verificar a seguinte relação:1000 ml de OAU para 200 ml de metanol.

A quantidade de NaOH ( catalisador) depende da quantidade de OAU. Deve-se verificar a seguinte relação:1000 g de OAU para 3,5 g de

NaOH.

 PROCEDIMENTO

1- Medir um certo volume de OAU seco e filtrado ou óleo alimentar puro ( OAP).

2- Determinar a massa do volume de OAU ou do OAP .

3- Calcular a massa de hidróxido de sódio (NaOH), através da relação acima referida .

4- Pesar a massa de hidróxido de sódio calculada.

5- Triturar o hidróxido de sódio até redução a pó.

6- Calcular o volume de metanol através da relação acima referida.

7- Medir o volume de metanol calculado.

8- Transferir o hidróxido de sódio e o metanol para um copo de precipitação.

9- Colocar o copo na placa com agitação e deixar a agitar a mistura até a dissolução completa do NaOH.

10- Interromper a agitação e tapar o copo com um vidro de relógio .

2ª ETAPA - Resultados

NaOH dissolvido em metanolNaOH dissolvido em metanol

3ª ETAPA

REACÇÃO DE TRASESTERIFICAÇÃO

O óleo alimentar, usado ou não, reage com o metanol na presença do hidróxido de sódio (catalisador) que tem por função

aumentar a velocidade da reacção, formando-se biodiesel (produto da reacção) e glicerina (subproduto) e obtendo-se o

catalisador. A duração da reacção é de cerca de trinta minutos e ocorre a uma temperatura de 64 ºC.

PROCEDIMENTO

1- Efectuar a montagem como indica a figura.

2- Transferir o óleo para o balão de duas tubuladuras de fundo redondo.

3- Colocar o balão com o óleo em banho-maria, e deixar aquecer até que o óleo atingir uma temperatura de 65º C .

4- Adicionar a mistura de hidróxido de sódio e metanol ao óleo aquecido.

5- Deixar a agitar a mistura anterior durante, pelo menos, 60 minutos, mantendo a temperatura da reacção entre os 65ºC - 68ºC.

6- Interromper o aquecimento e agitação após os 60 minutos e transferir, com cuidado, para uma ampola de decantação e

esperar que a temperatura baixe até a temperatura ambiente.

7- Registar as observações.

3ª ETAPA

4ª ETAPA

SEPARAÇÃO DA GLICERINA DO BIODIESEL 

Nesta etapa procede-se à separação da glicerina (fase mais densa e mais escura ) do biodiesel (fase menos densa e mais

clara),por decantação, após arrefecimento dos produtos da reacção. Juntamente com a glicerina está misturado o catalisador. PROCEDIMENTO

1- Separar, por decantação , a glicerina do biodiesel , recolhendo as fracções em recipientes diferentes e devidamente rotulados.

2- Determinar o volume e a massa do biodiesel separado

GlicerinaGlicerina

DecantaçãoDecantação

LAVAGEM DO BIODIESEL

Nesta etapa, adiciona-se água ao biodiesel para remover vestígios de catalisador, metanol e glicerina. Por decantação separa-se a água da lavagem

(fase mais densa) do biodiesel (fase menos densa). Realiza-se duas ou três lavagens.

PROCEDIMENTO

1ª Lavagem

1- Transferir o biodiesel para uma ampola de decantação.

2- Adicionar água destilada quente (mais ou menos a 40ºC) ao biodiesel contido na ampola de decantação.

3-Agitar a ampola correctamente.

4-Colocar a ampola no suporte e deixar repousar.

5-Separar, por decantação, a água de lavagem, fase inferior, do biodiesel.

2ª Lavagem

6-Repetir os passos 1 e 2.

7-Transferir o biodiesel para um recipiente.

8-Rotular o recipiente.

5ª ETAPA

6ª ETAPA

SECAGEM E FILTRAÇÃO DO BIODIESEL LAVADO  

A secagem e filtração do biodiesel lavado é idêntica ao procedimento seguido na primeira etapa (secagem do óleo usado).

Usando o biodiesel obtido, colocamo-lo dentro de uma lamparina e acendemos a corda.Inferimos que obtivemos o biodiesel uma vez que a lamparina acendeu.

7ª ETAPA

VERIFICAÇÃO

Os alunos foram sempre envolvidos em todas as decisões que se tinham de tomar. As dificuldades encontradas relacionaram-se com o protocolo a escolher para a produção do biodisel, pois o primeiro que se escolheu não resultou em laboratório, pelo que os alunos foram orientados em analisar o que teria corrido mal e como deveria ser substituído de forma a conseguir-se um protocolo final.O trabalho foi desenvolvido ao longo do 2º Período, primeiro com uma pesquisa e de seguida com a parte laboratorial, esta última decorreu aproximadamente durante uma semana.As fotos estão incluídas nos diapositivos anteriores.

Os conceitos adquiridos pelos alunos estão incluídos na unidade 2 “Combustíveis, Energia e ambiente” no tema “Combustíveis alternativos e algumas alternativas aos combustíveis”. Deste modo, o projecto enquadra-se no plano de estudos dos alunos.A divulgação do projecto será realizada nos dias 7 e 8 de Junho na Semana da Ciência que decorrerá na escola.

http--www_lamtec-id_com-img-projecto-info-biodiesel2

http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422007000500053

Simões,Teres a, Queirós, Maria Alexandra e Simões, Maria Otilde. 2009. Química em contexto, 12º Ano. 1ª Edição, Porto: Porto Editora