Etapas elementares na produo do biodiesel

1. Transesterificao. O processo de transesterificao nada mais do que a separao da glicerina do leo vegetal. A transesterificao um termo geral usado para descrever uma importante classe de reaes orgnicas onde um ster transformado em outro atravs da troca do resduo alcoxila. Quando o ster original reage com um lcool, o processo de transesterificao denominado alcoolize. Esta reao reversvel e prossegue essencialmente misturando os reagentes. Contudo, a presena de um catalisador (cido, base ou enzima) acelera consideravelmente esta converso, como tambm contribui para aumentar o rendimento da mesma. Na atualidade, a reao de transesterificao de leos vegetais ou gordura animal (triglicerdeos) com alcois vem despertando muito interesse, sendo que o principal produto da reao possui

propriedades similares s do biodiesel de petrleo, podendo ser utilizado puro ou adicionado ao diesel fssil, comumente conhecido como biodiesel. A transesterificao pode ser cida (em que o catalisador utilizado um cido), pode ser bsica (em que o catalisador utilizado uma base) ou enzimtica (onde o catalisador so enzimas).

Reao de transesterificao

Na transesterificao de leos vegetais, um triacilglicerdeo reage com um lcool na presena de uma base, cido forte ou uma enzima, produzindo uma mistura de steres de cidos graxos e glicerol. O processo geral uma seqncia de trs reaes consecutivas, na qual mono e diacilglicerdeos so formados como intermedirios.

Trs etapas da reao de transesterificao

Para uma transesterificao estequiometricamente completa, uma proporo molar 3:1 de lcool por triacilglicerdeo necessrio. Entretanto, devido ao carter reversvel da reao, o agente transesterificante (lcool) geralmente adicionado em excesso contribuindo, assim, para aumentar o rendimento do ster, bem como permitir a sua separao do glicerol formado. Com relao ao agente transesterificante, o processo reacional ocorre preferencialmente com lcoois de baixa massa molecular, como por ex., metanol, etanol, propanol, butanol e lcool amlico,

mas metanol e etanol so os mais freqentemente empregados. Metanol o mais utilizado devido ao seu baixo custo na maioria dos pases e s suas vantagens fsicas e qumicas (polaridade, lcool de cadeia mais curta, reage rapidamente com o triacilglicerdeo e dissolve facilmente o catalisador bsico). Alm disso, permite a separao simultnea do glicerol. A mesma reao usando etanol mais complicada, pois requer um lcool anidro, bem como um leo com baixo teor de gua para levar separao do glicerol. Em geral a temperatura utilizada no processo de

transesterificao prxima a do ponto de ebulio do lcool presso atmosfrica (temperaturas de 65C para metanol e 80C para etanol. Essas condies requerem remoo prvia dos cidos graxos livres por pr-tratamento. O pr-tratamento no requerido se a reao de transesterificao for realizada sob presso (9000 kPa) e alta temperatura (240C).

2. Hidroesterificao O processo de hidroesterificao a mais moderna alternativa na produo de biodiesel. Esse processo permite o uso de qualquer matria-prima graxa (gordura animal, leo vegetal, leo de fritura usado, borras cidas de refino de leos vegetais). Essas matriasprimas so totalmente transformadas em biodiesel independente da acidez e da umidade que possuem. Esse um grande diferencial quando comparado ao processo convencional de transesterificao. A transesterificao industrial

ocorre por catlise alcalina gerando inevitavelmente sabes, exigindo invariavelmente matrias-primas semi-refinadas (mais caras). Esse problema afeta o rendimento dessas plantas bem como a dificuldade de separao biodiesel/glicerina. Para resolver esse problema, a transesterificao faz uso de grandes quantidades de cidos para quebra de emulso, o que gera um custo operacional elevado. A hidroesterificao um processo que envolve uma etapa de hidrlise seguida de esterificao. A hidrlise consiste numa reao qumica entre a gordura (ou leo) com a gua, gerando-se glicerina e cidos graxos. Triglicerdeos + 3 H2O --> 3 cidos Graxos + Glicerol Trata-se de um processo conhecido no mundo e mesmo no Brasil, onde existem atualmente trs plantas em operao. Nessas plantas atinge-se converses superiores a 99%. Independente da acidez e da umidade da matria-prima, o produto final de hidrlise possui acidez superior a 99%. Portanto, ao invs de diminuir a acidez atravs de um refino, a hidrlise aumenta propositadamente a acidez da matria-prima. Alm disso, obtm-se uma glicerina muito mais pura que a glicerina advinda da transesterificao. Matrias-primas de grau alimentcio geram glicerinas de grau alimentcio a partir da hidroesterificao. Isso jamais ocorre na transesterificao, onde um significativo teor de sais, lcoois e outras impurezas encontram-se presente na glicerina. Aps a hidrlise, os cidos graxos gerados so ento

esterificados com metanol ou etanol, obtendo-se o metil ster com

elevada pureza. O prprio lcool neutraliza a acidez presente. No existe contato de glicerina (j removida na hidrlise) com o biodiesel (produzido na esterificao). Atualmente, a fbrica de biodiesel da Agropalma (Belm-PA) j opera com esterificao. Apenas gua gerada como subproduto. cidos Graxos + Metanol --> Biodiesel + H2O Essa gua retorna para o processo de hidrlise. Isso evita problemas de contaminao do biodiesel com resduos de glicerol livre ou total (mono, di e triglicerdeos). Gera-se um biodiesel da mais elevada pureza, sem necessidade de etapas de lavagem que geram efluentes e elevado consumo de compostos qumicos.

3. Craqueamento Tambm produo de utiliza-se biodiesel craqueamento como uma trmico ou pirlise rota na de

alternativa

transesterificao. O leo vegetal ou animal colocado em um craqueador de ao inoxidvel, sendo submetido alta temperatura (superiores 450C), na presena ou no de catalisadores. Neste craqueador, adequado a produes de pequena escala, contrariamente transesterificao direta, ocorre o rompimento das molculas de cidos graxos e a liberao de glicerina.

Referencias bibliogrficas:http://www.lactec.org.br/mestrado/dissertacoes/arquivos/PauloChristoff.pdf http://www.biodieselbr.com/biodiesel/processo-producao/catalisadores.htm http://www.biodieselbr.com/biodiesel/processo-producao/biodiesel-processoproducao.htm http://www.portalabpg.org.br/PDPetro/3/trabalhos/IBP0543_05.pdf http://pt.wikipedia.org/wiki/Cat%C3%A1lise http://pt.wikipedia.org/wiki/Catalisador#Cat.C3.A1lise_.C3.A1cida

MARTINI, B. K.; BARROS, E. G. S.; LOPES, G. M. - Reao de transesterificao - Sntese do Biodiesel, UEMS - 2010.

RIBEIRO, N. M. O processo de transesterificao CEFET Bahia.