Instrues aos Autores de Contribuies para o SIBGRAPI

102S. Sandri, J. Stolfi, L.Velho

1. IntroduoFoi em 1895 que Rudolf Diesel e Henry Ford descobriram, a partir de pesquisas com vrios combustveis que pudessem alimentar os motores, os leos vegetais como combustveis. Como a indstria petrolfera avanou rapidamente no incio do sculo XX, o desenvolvimento de combustveis a partir da biomassa s comeou a ser viabilizado quase cem anos aps sua descoberta [1]. So vrias as matrias-primas para produo do biodiesel, como leos vegetais, gorduras animais, leos e gorduras residuais, atravs de diversos processos. No Brasil as fontes de leo vegetal so as mais utilizadas e apresentam grande diversidade, como: girassol, pinho manso, soja, amendoim, algodo, dend, milho, canola, etc [2].Com o reuso do leo usado de cozinha pode influenciar positivamente na reduo do impacto ambiental, pois verifica-se que um litro de leo capaz de poluir duzentos litros de gua, o descarte do leo de cozinha sobre o solo provoca a contaminao do lenol fretico, tendo em vista a impermeabilizao do solo, valendo ainda ressaltar que o leo em contato com outros elementos presentes na natureza promove a liberao de gases causadores do agravamento do efeito estufa [4].A ateno que dada para a construo de uma diversificada matriz energtica no pas, mostra que o despertar da conscientizao ambiental tem sido disseminado cada vez mais. Na obteno do biodiesel foi utilizado o leo de cozinha, esse aps ser utilizado em frituras sofre diversas reaes que influenciam diretamente em sua estrutura qumica, tornando-o viscoso, escuro, com cheiro desagradvel e com acidez potencializada [5].Conforme a Lei 11.097 de 13 de janeiro de 2005, caracteriza-se biodiesel sendo [6]: Biocombustvel derivado de biomassa renovvel para uso em motores a combusto interna com ignio por compresso ou, conforme regulamento, para gerao de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustveis de origem fssil.

A produo de biodiesel, em suma consiste fundamentalmente na reao de transesterificao. A reao em questo se resume em uma essencial categoria de reaes orgnicas onde um ster decomposto em outro por via da troca do resduo alcoxila [7, 8]. No instante em que o ster original reage com um lcool na presena de um catalisador, aumenta admiravelmente esta converso e rendimento da mesma [9,7]. importante ressaltar que o aumento do rendimento do biodiesel observado, dentre vrios fatores em adicionar excesso de lcool [10].A obteno de biodiesel se d pela reao de transesterificao do leo, e est descrita na figura abaixo (Figura 1)[11]:

Figura 1: Esquema da Reao de Transesterificao para obteno de biodiesel. (Retirado de [11])A transesterificao de leos vegetais, empregando o metanol como agente esterificante e catalisadores homogneos, principalmente os densamente bsicos, tal como o hidrxido de potssio, um dos mais habitualmente implantados processos de produo industrial de biodiesel [12]. Nesse processo, um triacilglicerdeo faz uma interao com um lcool na presena de uma base, formando um composto de cidos graxos e glicerol [13]. O uso direto do leo vegetal como combustvel em motores a combusto por compresso um processo muito utilizado, principalmente em mquinas agrcolas, mas que requer aprimoramento devido danos ocasionados no motor. Tal fato acontece devido a alta viscosidade e densidade do leo, que propiciam menor vida til dos motores como consequncia das gomas naturais existentes na composio do leo vegetal bruto que podem gerar formao de coque no pisto, falhas na lubrificao, entupimentos, entre outras complicaes. Os trs mtodos mais usuais para transformao desse leo em biodiesel so pirlise, formao de microemulses e transesterificao, sendo este ltimo o mais utilizado para produo de biodiesel em larga escala. [14].O objetivo primordial do trabalho restringir-se- na obteno do biodiesel por intermdio do mtodo de transesterificao, onde se tem a mistura do leo com uma soluo de metxido de potssio e aps um processo de decantao tem-se a separao do biodiesel, fase superior, com glicerol, fase inferior com impurezas. Para a purificao do biodiesel foi necessrio que esse passasse por duas lavagens, sendo verificada a cada lavagem a presena do catalisador, por meio de testes de chama.

2. Metodologia

2.1 Materiais e Reagentes

Utilizou-se o leo de cozinha como matria-prima, no experimento em questo. O primeiro estgio da experincia, onde se determinou o ndice de acidez, foi utilizado leo de fritura filtrado, como titulante usou-se soluo metanlica de hidrxido de potssio, 12 mL de solvente o equivale a 10 gramas de uma mistura composta de 1:1 de tolueno e isopropanol, balana digital, trs gotas de fenolftalena 1%, as vidrarias utilizadas foram a bureta, trs Erlenmeyers, um bquer e o conta gotas. No segundo estgio do experimento utilizou-se leo de soja comercial, balana digital, barra magntica, placa de aquecimento e agitao, gua destilada, as vidrarias utilizadas foram a proveta, um Erlenmeyer, um bquer e um funil de separao. Para o teste de chama utilizou-se cido clordrico (HCl 6 M), ala Ni-Cr, bico de Bunsen e o vidro de relgio.

2.2 Determinao do ndice de acidez do leo vegetal

O procedimento foi realizado em triplicata, onde pesou-se na balana digital com o auxlio de um Erlenmeyer de 250 mL aproximadamente 1(um) grama de leo de fritura filtrado com o auxlio do conta gotas. Posteriormente adicionou-se12 mL de solvente no Erlenmeyer, o equivale a 10 gramas de uma mistura composta de 1:1 de tolueno e isopropanol. Em seguida adicionou-se 3 gotas do indicador fenolftalena 1%. Logo aps adicionou-se 5 mL de titulante soluo metanlica de hidrxido de potssio na bureta e realizou-se a titulao, onde se observa o ponto de viragem da soluo em questo, apresentando uma colorao levemente rssea. Com os dados anotados, foi possvel determinar o ndice de acidez com o auxlio da frmula abaixo (Figura 2) [15]:

Figura 2. Frmula para clculo do ndice de acidez do leo. (Adaptado de [15])

V= volume de titulante gasto; C= concentrao do titulante;m= massa de leo utilizada.2.3 Produo de Biodieselesterilizou a ala de Ni-Cr atravs do cido clordrico 6M disposto em um vidro de relgio, fazendo a emulso da ala no cido e posteriormente passando-a na chama intermediria do bico de Bunsen, conferindo assim se ala est realmente lavada. Onde, se a ala apresentar colorao da chama e depois laranja por causa da incandescncia a ala est em condies de uso. Esse processo foi repetido por trs vezes a fim de garantir a ausncia de substncias indesejadas no teste. Com a primeira gua de lavagem recolhida em um bquer, fez-se o teste mergulhando a ala de Ni-Cr na gua de lavagem e logo em seguida inserindo a ala na chama do bico de Bunsen. O teste de chama foi realizado novamente, s que agora com a segunda gua de lavagem do processo de fabricao do biodiesel.

3. Resultados e Discusso

O ndice de acidez pode ser calculado pela figura 2, com concentrao de titulante de 0,1mol/L, e obtiveram-se os seguintes resultados para as trs amostras dados pela tabela 1.

Tabela 1. ndices de acidez das trs amostrasAmostraMassa (g)Variao (mL)ndice de Acidez (mg/g)Mdia do ndice de Acidez (mg/g)

Erlenmeyer 11,0161,910,4910,52

Erlenmeyer 21,0181,79,37

Erlenmeyer 31,0062,111,71

Fonte: prpria

Define-se o ndice de acidez como o nmero de miligramas de titulante necessrio para a neutralizao dos cidos graxos livres presentes em um grama da amostra [15]. tambm um dos meios para avaliao da qualidade do leo. Valores elevados indicam baixa qualidade do leo e da matria-prima, manipulao inadequada e/ou discrepncia durante o processamento [16].Quanto maior o teor de cidos graxos, maior a possibilidade de que eles reajam com o catalisador durante a transesterificao gerando produtos saponificados, ou seja, sabo, o que dificulta no processo de separao e diminui o rendimento do biodiesel que o produto que realmente se deseja obter. Dessa forma, o ideal que se utilizem leos com baixos teores de cidos graxos, sendo esse valor de 3%, correspondendo a 6mg de titulante/g. [15]Os valores obtidos so superiores a este, demonstrando que o leo de baixa qualidade e, se utilizado para o produo de biodiesel, haver, durante o processo de transesterificao, a formao de sabo.Se o catalisador estiver acima de 1% m/m, usa-se, para substituir, catalisadores slidos cidos, o que evitar a formao de sabo (RINALDI, et. al, 2007).Na realizao do experimento de produo de biodiesel, o leo e o metxido de potssio sofrem um processo chamado transesterificao. Para ocorrer esse processo necessria uma proporo molar 3:1 de lcool por triacilglicerdeo. Abaixo segue um esquema da equao geral de transesterificao (Figura 3). [13]

Figura 3: Equao geral de transesterificao do Triacilglicerdeo. (Retirado de [13])

Nesse experimento, foi utilizada uma mistura de metxido de potssio com 100,41 g de leo vegetal. O metxido de potssio foi fornecido pelo laboratrio e preparado a partir de uma combinao de 1g de KOH e 22,04 mL de metanol. O hidrxido de potssio (KOH) o catalisador da reao, ento foi usada a catlise em meio bsico. Os catalisadores bsicos, como KOH e NaOH, apresentam um maior rendimento e seletividade. [17]Foi considerada a densidade do metanol como 0,79 g cm-3, dessa forma a massa de metanol usada foi de 17,41 g [13]. A massa molar do metanol 32,0 g mol-1 e a massa molar do KOH 56,1 g mol-1 [18][19].A partir da massa molar do leo, do metanol e do KOH podemos estabelecer uma relao entre os trs, ou seja, a partir de massa molar de cada um podemos determinar a quantidade de mols utilizada na reao:

Analisando esse resultado possvel calcular a razo metanol/leo:

Ou seja, para cada mol de leo temos 4,7469 mols de metanol. Esse valor diverge da literatura, que reagem um mol de leo com 3 mols de lcool, isso se deve ao fato da adio em excesso do agente transesterificante (metanol) para poder aumentar o rendimento do biodiesel e facilitar sua separao do glicerol. [10].Aps o processo de transesterificao, passa-se para o processo de purificao do biodiesel. A pureza do biodiesel um dos aspectos mais importantes a ser tratado durante sua produo. Deve-se ter o combustvel livre de gua, lcool, glicerina e catalisador, uma vez que a presena destes pode causar problemas ao motor ao qual o combustvel ser injetado. (KARAOSMANOGLU et al., 1996).A glicerina, por exemplo, quando a 180C junto do biodiesel causa a emisso de uma substncia txica chamada acrolena, alm de se depositar no fundo dos tanques de combustvel causando corroso ao motor diminuindo assim sua vida til (KARAOSMANOGLU et al., 1996).Os glicerdeos podem causar problemas de combusto (ZGLYCEL e TRKAY, 2003) e precipitar a dada temperatura e tempo de estocagem (YORI et a.l, 2007). Para remoo dessas impurezas, o biodiesel, em sua produo, deve passar pelo processo de separao e lavagem a fim de torn-lo o mais puro possvel e evitar os problemas acima mostrados. Para a execuo deste processo, esperou-se um tempo at que o biodiesel e a glicerina se separassem ficando o biodiesel na parte superior e a glicerina na inferior como pode ser visto pela Figura 4.

Figura 4. Separao do biodiesel e glicerol. Fonte prpria

Aps retirada a glicerina, inicia-se o processo de lavagem adicionando gua, espera-se mais um tempo para remoo da fase inferior que constituda de gua e impurezas removidas, como visto na figura .A segunda lavagem feita a fim de remover as impurezas que porventura ainda se encontrarem no biodiesel. Com as duas guas de lavagem foi feito um teste de chama para identificao da presena de catalisador nas mesmas. Ao lavar a ala de Ni-Cr com soluo de HCl 6M, pode-se notar uma colorao laranja de Cl. J o teste de chama com as duas guas de lavagem notou-se uma colorao lils referente ao potssio (K) utilizado como catalisador, sendo que a segunda se apresentou mais amena devido a quantidade menor de potssio presente. Tambm observou-se uma colorao esverdeada decorrente da presena de cobre na gua.[20]Restou, portanto, no funil de separao o biodiesel como ilustrado na figura 5. Quando despejado na proveta para medio do volume esta indicou 112mL.

Figura 5. Biodiesel puro. Fonte prpria

Segundo a literatura, a densidade do biodiesel 0,925g/mL[13], como mediu-se uma massa de 100,410g de leo, tem-se o equivalente 108, 55 mL. Podemos calcular o rendimento pela razo do volume final/inicial.

O valor superior encontrado indica que restou no biodiesel a presena de alguma impureza no retirada durante o processo de lavagem,

5. Referncias1. EDUCAO, Ministrio da. Biodiesel. Secretaria de Educao Profissional e Tecnolgica. Novembro, 2006.2. SLUSZZ, Thaisy e MACHADO, Joo Armando Dessimon.Caractersticas das potenciais culturas matrias-primas do biodiesel e sua adoo pela agricultura familiar. In: ENCONTRO DE ENERGIA NO MEIO RURAL, 6., 2006, Campinas.Anais eletrnicos.Disponvel em: . Acesso em: 30 Set. 2012. 3.BIODIESEL. Reciclagem de leo de cozinha. Disponvel em: .Acessado em setembro de 2012. BRASIL. Resoluo n 275, de 25 de abril de 2001 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). 4. COMPANHIA DE SANEAMENTO AMBIENTAL DO DISTRITO FEDERAL CAESB.Projetobigua. Disponvel em: . Acessado em setembro de 2012, as 14:00h. 5. MORETTO, Eliane; FETT, Roseane. Tecnologia de leos e gorduras vegetais na indstria de alimentos. So Paulo: Varela Editora e Livraria Ltda, 1998.6. BRASIL. Lei n 11.907, de 13 de janeiro de 2005. Dispe sobre a introduo do biodiesel na matriz energtica brasileira. Dirio Oficial da Unio, Braslia 13 de janeiro de 2005.7. Schuchardt, U.; Sercheli, R.; Vargas, R. M.; J. Braz. Chem. Soc. 1998, 9, 199 8. Vollhardt, K. P. C.; Schore, N. E.; Qumica Orgnica: Estrutura e Funo,Bookman: Porto Alegre, 2004.9. Meher, L. C.; Sagar, D. V.; Naik, S. N.; Renew. Sustain. Energy Rev. 2004, 10, 248.10. http://journeytoforever.org/biodiesel_make.html, acessada em setembro, 2012.11. GERHARD J. JON G. LUIZ R. Manual do Biodiesel. Editora Edgard Blucher, 2008.12. Sharma, Y.C., Singh, B. and Upadhyay, S.N. Advancements in development and characterization of biodiesel: A review, Fuel, 87, 2355-2373, 2008.13. GERIS, Regina. SANTOS, C. A. Ndia. AMARAL, A. Bruno. MAIA, S. Isabelle. CASTRO, D. Vincius. CARVALHO, M. R. Jos. Biodiesel de soja- reao de transesterificao para aulas prticas de qumica orgncia. Instituto de Qumica, Universidade Federal da Bahia, Salvador BA, Brasil. Qum. Nova[online]. 2007, vol.30, n.5, pp. 1369-1373.14. SOUZA, Carlos Alexandre de. Sistemas catalticos nd Produo de biodiesel POR Meio de leo residual .. Em:.. ENCONTRO DE ENERGIA NO MEIO RURAL, 6, 2006, Campinas Proceedings on-line ... Disponvel em: Acesso em: 30 de setembro de 2012.15. SILVA, L. de Laelson. Estudos de leos residuais oriundos de processo de fritura e qualificao desses para obteno de monesteres (BIODIESEL). Universidade Federal de Alagoas. Macei. Julho,2008.16. FARONI, L. R. A.; ALENCAR, E. R.; PAES, J. L.; da COSTA, A. R.; ROMA, R. C. C. Armazenamento de soja em silo tipo bolsa. Engenharia Agrcola, Jaboticabal, v.29, n.1, p.91-100, jan./mar, 2009.17. FREDDMAN, B; Butterfield, R. O.; Pryde, E. H.; J. Am. Oil Chem. Soc. 1986, 63, 1598.18. Manual de Segurana de Laboratrios Escolares: METANOL. Disponvel em: 19. Manual de Segurana de Laboratrios Escolares:HIDRXIDO DE POTSSIO. Disponvel em: 20. Anlise Elementar por Via Seca Teste de Chama.Escola Secundria D. Sancho II Elvas, 2007/2008.

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