produção de biodiesel de macaúba através das reações de esterificação seguido da...
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Artigo publicado nos anais do Congresso Brasileiro de Macaúba, em 2013.TRANSCRIPT
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PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE MACAÚBA ATRAVÉS DAS REAÇÕES DE 1
ESTERIFICAÇÃO SEGUIDA DA TRANSESTERIFICAÇÃO METÍLICA COM 2
CATALISADOR BÁSICO 3
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SANDRO DOURADO SILVEIRA1; ELIZABETH DA SILVA FIGUEIREDO1; 5
EDUARDO HOMEM DE SIQUEIRA CAVALCANTI1; MARIANA RUIZ FRAZÃO DO 6
NASCIMENTO1; LUIZ ROBERTO MARTINS PEDROSO1; DONATO 7
ALEXANDRE GOMES ARANDA2 8
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INTRODUÇÃO 10
O fornecimento de matéria-prima para as indústrias de biodiesel é atualmente 11
uma das principais preocupações em diversos países do mundo. A opção preferencial é 12
a produção de oleaginosas exclusivas para a produção industrial de biodiesel, com 13
destaque para as que possuem potencial para utilização na agricultura familiar, ou seja, 14
as que exijam utilização intensiva de mão-de-obra e que tenham produtividade 15
suficiente para remunerá-la adequadamente, contribuindo para o desenvolvimento 16
econômico regional e para a inclusão social (CAMPANHOLA, 2004). O Brasil, por 17
apresentar clima tropical e subtropical, é favorecido com uma elevada gama de 18
matérias-primas para extração de óleo vegetal e entre elas está a macaúba. Ela tem sido 19
indicada como uma espécie oleaginosa promissora para a produção de óleo vegetal 20
destinado à fabricação de biodiesel, principalmente devido ao alto volume de óleo por 21
hectare, a rusticidade da planta, e pelo suporte que os co-produtos podem proporcionar à 22
sua rentabilidade: o carvão, originado da casca da semente (endocarpo); o óleo da 23
amêndoa, destinado a indústria de cosméticos; e as duas rações - a primeira, produzida a 24
partir da polpa, visando à alimentação de bovinos, e a segunda, a partir da amêndoa, 25
usada na alimentação de aves devido ao seu elevado valor proteico, ambas apreciadas 26
pelo já existente grupo de compradores. Esses são elementos que poderiam proporcionar 27
a produção de um óleo vegetal de baixo custo, que viabilizasse a obtenção de uma 28
escala adequada de biodiesel, contribuindo, assim, para a construção da matriz brasileira 29
de combustíveis renováveis. Além disso, a macaúba ocorre praticamente em todos os 30
biomas brasileiros (MOREIRA e SOUSA, 2009). 31 1 INT [email protected]
2 EQ/UFRJ [email protected]
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Este trabalho teve por objetivo propor uma metodologia otimizada, partindo-se 32
de um planejamento para a produção de biodiesel utilizando-se a borra ácida do óleo da 33
polpa de macaúba. O procedimento se desdobrou em duas etapas de reação: uma 34
esterificação seguida de uma transesterificação metílica com catalisador alcalino. 35
Depois o biodiesel foi caracterizado de acordo com a resolução ANP Nº 14, de 36
11.5.2012 - DOU 18.5.2012. 37
MATERIAIS E MÉTODOS 38
Todos os reagentes utilizados foram de padrão analítico para as etapas de 39
esterificação e transesterificação. Reagentes: Metanol e H2SO4 conc., KOH seco em 40
pastilhas. Materiais: balão de 1L, condensador de bolas, manta de aquecimento, placa de 41
aquecimento/agitação, agitador magnético, funil de separação de 500 mL e papel de pH. 42
Caracterizou-se o perfil ácido da borra ácida do óleo de polpa de macaúba 43
através da análise cromatográfica gasosa com detector de ionização por chama. Foram 44
encontrados 78,5% de ácidos graxos insaturados com predominância do ácido oleico 45
(53,4%) seguido do ácido linoleico (17,7%) e 21,5% de ácidos graxos saturados com 46
ácido palmítico em maior percentual (18,7%). Determinou-se o índice de acidez total e 47
índice de saponificação onde foram encontrados 91,11 mg KOH/g e 198,7 mg KOH/g 48
respectivamente . A partir desses dados, fez-se o planejamento, definindo-se a melhor 49
proporção dos reagentes e óleo: em 200 ml da borra ácida do óleo da polpa de macaúba 50
foram adicionados 1,87 % (v/v) de ácido sulfúrico e 84,03 ml de metanol para a etapa 51
de esterificação numa temperatura de 82 ºC durante o tempo de 1,5 h. Depois o óleo foi 52
lavado com H2O destilada e neutralizado até pH 4-5. Secou-se a amostra numa 53
temperatura de até 108 ºC. Determinou-se o índice de acidez total novamente na qual 54
foi encontrado 2,69 mg KOH/g. Em seguida, na etapa de transesterificação, foram 55
adicionados 2% do catalisador em massa (KOH seco) e 30 % (v/v) de metanol ao 56
volume do óleo esterificado. As condições operacionais nesta etapa foram realizadas 57
com agitação e numa temperatura de 40 a 45 ºC durante o tempo de 1 h. Por fim, o 58
biodiesel de macaúba foi separado da glicerina por meio de um funil de separação e 59
lavado várias vezes com água destilada, seco até 108 ºC e depois caracterizado. O 60
esquema simplificado das etapas envolvidas encontra-se na Figura 1. 61
1 INT [email protected]
2 EQ/UFRJ [email protected]
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Figura 1: Processo de obtenção do biodiesel de macaúba. 63
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RESULTADOS E DISCUSSÃO 65
Na Tabela 1, são apresentados os ensaios e resultados da caracterização do 66
biodiesel de macaúba (B100). 67
Tabela 1: Resultados obtidos no biodiesel de macaúba. 68
Análises Resultados Especificação Métodos Aspecto L II L II VISUAL
Massa específica a 20°C (kg/m3) 877,8 850 a 900 ABNT NBR 14065 Viscosidade cinemática 40°C (mm2/s) 4,55 3,0 a 6,0 ABNT NBR 10441
Teor de água Karl-Fischer (mg/kg) 345 350 ASTM D 6304 Teor de contaminação total (mg/kg) 22 24 EN ISO 12662
Ponto de fulgor Pensky- Martens (°C) 170 min. 100 ABNT NBR 14598 Teor de éster (% m/m) 97,8 min. 96,5 EN 14103
Resíduo de carbono (% m/m) 0,014 máx. 0,05 ASTM D 4530 Teor de cinzas sulfatadas (% m/m) 0,01 máx. 0,02 ABNT NBR 6294
Teor de enxofre total (mg/kg) 9,2 máx. 10 ASTM D 5453 Sódio + Potássio (mg/kg) < 3 máx. 5 ABNT NBR 15553
Cálcio + magnésio (mg/kg) < 1 máx. 5 ABNT NBR 15553 Teor de fósforo (mg/kg) < 1 máx. 10 ABNT NBR 15553
Corrosividade ao cobre (3h a 50 °C) 1A 1 ASTM D 130 Ponto de entupimento a filtro frio (°C) 13 19 ABNT NBR 14747
Índice de acidez (mgKOH/g) 0,485 0,5 ABNT NBR 14448 Glicerina livre (% m/m) 0,004 0,02 ASTM D 6584 Glicerina total (% m/m) 0,085 0,25 ASTM D 6584
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Monoglicerídeos (% m/m) 0,242 anotar ASTM D 6584 Diglicerídeos (% m/m) 0,071 anotar ASTM D 6584 Triglicerídeos (% m/m) 0,074 anotar ASTM D 6584 Índice de Iodo g/100g 78,9 anotar EN 14111
Estabilidade à oxidação a 110°C (h) 6,82 min. 6 EN 14112 69
A estabilidade oxidativa no biodiesel de macaúba foi de 1,3 h. Adicionou-se 70
400 ppm (m/m) de anti-oxidante TBHQ (terc-butil-hidroquinona) a fim de alcançar o 71
valor limite especificado pela ANP (vide Tabela 1). 72
CONCLUSÃO 73
A produção do biodiesel de macaúba foi realizada a partir da borra ácida do 74
óleo de polpa de macaúba, obtendo-se excelentes resultados nas condições apresentadas. 75
Portanto conclui-se que e a macaúba é uma matéria-prima alternativa e de grande valor 76
para o mercado de biocombustíveis. 77
AGRADECIMENTOS 78
Os autores agradecem ao CNPq (Proc. nº 558896/2010-3) pelo apoio financeiro 79
ao projeto desenvolvido no âmbito do Edital MCT/CNPq/FNDCT 03/2010, bem como 80
ao MCT, INT, EQ-UFRJ, IQ-UFRJ e DEQ-UFRRJ. 81
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REFERÊNCIAS 83
CAMPANHOLA, CLAYTON. Novos significados e desafios – Brasília,DF: Embrapa 84
Informação Tecnológica, 2004. 51p. 85
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GERHARD KNOTHE; JON VAN GERPEN; JURGEN KRAHL; LUIZ PEREIRA 87
RAMOS. Manual de Biodiesel- 1ª edição-2006, 2ª reimpressão 2009 ; Local: Editora 88
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MOREIRA, J. M. M. A. P.; SOUSA, T. C. R. de. Macaúba: oportunidades e desafios. 90
Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2009. Disponível em: 91
<http://www.cpac.embrapa.br/noticias/artigosmidia/publicados/163/>. Acesso em: 09 set. 2013. 92
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2 EQ/UFRJ [email protected]
