UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

ENGENHARIA QUÍMICA INTEGRAL

SÍNTESE DO BIODIESEL

(prática realizada no dia 13/05/2010)

CASSIA SIDNEY SANTANA 094550008

DANIELE MASSOTE GIBRAM 094550038

JÉSSICA FERNANDES 094550016

RENATA DE CASTRO CAMPOS 094550017

OURO BRANCO, MINAS GERAIS

RESUMO

A preocupação com diversas questões ambientais implica na busca de

alternativas em substituição ao óleo diesel em motores de ignição por

compressão. Os biocombustíveis podem ser usados para substituir o óleo

diesel derivado de petróleo e são obtidos através de fontes renováveis e

biodegradáveis.

O biodiesel é composto por ésteres metílicos ou etílicos de ácido

graxos e é obtido através da reação química de transesterificação, que ainda

tem como subproduto além do biodiesel, o glicerol. Utilizou-se no

procedimento 175ml de etanol anidro, 0,3g de NaOH sólido como

catalisador e 30 mL de óleo de cozinha usado mantendo a solução a uma

temperatura de 40ºC e sob agitação constante. Ressalta-se a utilização do

álcool anidro, ao invés do etanol comercial, para evitar reações de

saponificação.

INTRODUÇÃO

A preocupação com diversas questões ambientais faz com que o

mundo contemporâneo procure um meio para o desenvolvimento

sustentável, ambientalmente correto, economicamente viável e assim

busque expectativas pela nova geração de combustíveis.

A maior parte de toda a energia consumida no mundo provém do

petróleo, do carvão e do gás natural. Essas fontes são limitadas e com

previsão de esgotamento no futuro. Portanto, a busca por fontes alternativas

de energia é de suma importância. Neste contexto, os óleos vegetais

aparecem como alternativa em substituição ao óleo diesel em motores de

ignição por compressão, sendo o seu uso testado já em fins do século XIX,

produzindo resultados satisfatórios no próprio motor diesel. (OLIVEIRA-

2001)

Os biocombustíveis são obtidos através de fontes renováveis e

biodegradáveis. O biodiesel pode ser usado para substituir o óleo diesel

derivado de petróleo em qualquer tipo de motor movido a este, dando

destaque ao automotivo. A mistura entre diesel comum e biodiesel é

designada pela letra B seguida da porcentagem de biodiesel na mistura,

sendo B100 o biodiesel puro. No Brasil é utilizado nos postos comuns o

B2.

O biodiesel é composto por ésteres metílicos ou etílicos de ácido

graxos e é obtido através da reação química de um álcool, na presença de

um catalisador, com óleos ou gorduras. O processo conhecido como

transesterificação. Pode ser obtido também pelo processo de craqueamento;

onde o composto é dividido em partes menores pela ação de calor ou

catalisador; e pelo processo de esterificação que é uma reação química

reversível na qual um ácido carboxílico reage com um álcool produzindo

éster e água. (BONOMI-2004)

A transesterificação, também chamada de alcoólise, é o método mais

comum para converter triglicérides em biodiesel, o que, em termos mais

simples, converte óleo vegetal ou gordura animal por uma reação química

que utiliza metanol ou etanol, catalisada por hidróxido de potássio. Nesta

reação, os triglicerídeos reagem com o álcool de cadeia curta para produzir

ésteres de ácidos graxos (biodiesel) e glicerol. Este processo quebra os

triglicérideos transformando suas cadeias em estruturas mais simples, os

monoésteres, com baixas viscosidades, gerando menor teor de resíduos de

carbono após a combustão.

A produção do biodiesel encontra-se em crescimento acelerado, e

como conseqüência, a quantidade de subprodutos gerados de sua produção,

principalmente o glicerol bruto. Com o objetivo reduzir os futuros

problemas ambientais por acumulação de glicerol e tornar a produção de

biodiesel mais rentável, a implementação de estratégias biotecnológicas

que utilizam o glicerol como única fonte de carbono para obtenção de

produtos de maior valor agregado, vem sendo estudada como uma

promissora alternativa e solução.

Além da glicerina, a cadeia produtiva do biodiesel gera uma série de

outros co-produtos que podem agregar valor constituir outras fontes de

renda importantes para os produtores.

Uma grande variedade de óleos vegetais pode ser utilizada para

preparação do biodiesel. Entre os mais estudados encontram-se os óleos de

soja, girassol, palma, amêndoa, babaçu, cevada e coco e a composição

diversificada de seus ácidos graxos é um fator que influencia nas

propriedades do biodiesel. Óleos vegetais usados também são considerados

como uma fonte promissora para obtenção do biocombustível, em função

do baixo custo e por envolver reciclagem de resíduos. O produto obtido é

comparável com o biodiesel obtido a partir do óleo refinado. (REGIS, ett

all -2007)

Vantagens:

Processamento a baixa temperatura (60-65 ºC) e pressão atmosférica;

Alto rendimento do produto (maior que 90%) com menor tempo de

reação;

Conversão direta sem etapas intermediárias;

Não há necessidade de equipamentos especiais.

OBJETIVOS

A prática realizada teve por objetivo a preparação de biodiesel a partir

da transesterificação de óleo de soja previamente usado com etanol,

utilizando uma base como catalisador.

METODOLOGIA

Primeiramente, com o auxílio de uma proveta de 100ml, mediu-se

aproximadamente 175ml de etanol anidro (teor: 95%). Transferiu-se o

etanol para um béquer de 500ml contendo uma barra magnética e depois

ele foi colocado em uma chapa aquecedora. Iniciou-se o aquecimento, afim

de que o etanol atingisse uma temperatura de 40ºC. A agitação também foi

ativada. A temperatura do etanol foi medida com o auxílio de um

termômetro. Minutos antes do etanol atingir a temperatura desejada, pesou-

se cerca de 0,3g de NaOH sólido (teor: 97%) em uma balança analítica com

precisão de 0,0001g. Ao atingir a temperatura de 40ºC, adicionou-se o

NaOH e esperou-se sua dissolução quase completa. Mediu-se

aproximadamente 30 ml de óleo de cozinha usado, com a ajuda de uma

proveta de 50ml. Mantendo a temperatura sempre por volta de 40ºC e a

agitação constante, o óleo foi adicionado lentamente. Posteriormente,

manteve-se a mistura na placa aquecedora com a mesma temperatura e sob

agitação por aproximadamente 15 minutos. Transferiu-se a mistura para um

funil de separação de 500ml e esperou-se até que ficasse nítida a separação

das fases. Os dois produtos obtidos foram armazenados em frascos

adequados.

RESULTADOS E DISCUSSÕES

Foi de extrema importância que o aquecimento da mistura fosse

acompanhado do processo de agitação constante, a fim de evitar um

superaquecimento em que a mistura pode chegar a uma temperatura acima

do seu ponto de ebulição e a qualquer momento projetar o material de uma

só vez.

A pesagem da massa de NaOH foi um processo minucioso para evitar

a influência de efeitos externos como: corrente do ar e vibração, que afetam

a precisão da balança analítica. Este reagente estava devidamente

armazenado em um recipiente tampado, evitando assim a absorção da

umidade do ar visto que é um reagente altamente higroscópico.

A adição de óleo de cozinha, previamente utilizado para frituras, foi

realizada de maneira lenta, pois desse modo houve um aumento da área

interfacial e consequentemente, um aumento da velocidade da reação.

Uma maior área superficial do catalisador geralmente confere a este

uma maior atividade, pois quanto maior for à área superficial maior será a

quantidade de sítios ativos presentes nesta superfície. O NaOH foi utilizado

como o catalisador básico homogêneo na reação de transesterificação. Em

geral, a transesterificação pode ser catalisada tanto por ácidos como por

bases. A transesterificação catalisada por base é uma reação mais rápida,

porque o ânion metóxido é nucleófilo muito mais poderoso que o metanol,

o que facilita o ataque ao grupo éster do trigilicerídeo, resultando na

formação mais rápida do biodiesel.

Vale ressaltar que o emprego do álcool etílico na produção de

biodiesel depende do tipo de tecnologia utilizada; para evitar reações de

saponificação, deve-se evitar a utilização do álcool comercial dando

preferência ao álcool anidro, devido ao seu maior grau de pureza.

O biodiesel é frequentemente preparado a partir do metanol, pois ele é

um álcool com uma cadeia curta que conduz a transesterificação em um

grau de extensão maior para os ésteres alquílicos, quando comparado com

outros álcoois, como o etanol. Desta forma, o rendimento da reação é maior

quando usa-se o primeiro.

Naturalmente, a qualidade do biodiesel obtido depende do histórico

dos óleos utilizados. Quando são usados óleos de descarte, as impurezas

adquiridas na cocção de alimentos podem apresentar forte influência sobre

a eficiência do processo e sobre a toxicidade de suas emissões. Óleos com

um alto teor de água e ácidos graxos livres são, usualmente, difíceis de

serem reciclados, pois exigem etapas de purificação que implicam no

encarecimento produto final (biodiesel).

O biodiesel pode ser produzido a partir de qualquer fonte de ácidos

graxos, porém nem todas as fontes desses ácidos viabilizam o processo a

nível industrial. Os resíduos graxos também aparecem como matéria-prima

para a produção do biodiesel. Nesse sentido, podem ser citados os óleos de

frituras, as borras de refinação, a matéria graxa dos esgotos, óleos ou

gorduras vegetais ou animais fora de especificação. Algas também são uma

possível fonte alternativa de óleos.

Durante o processo de síntese do biodiesel em laboratório, observou-

se alguns problemas que podem ser relevantes quando este é produzido em

escala industrial. Dentre eles está a grande produção de glicerina

(subproduto), que pode servir como matéria prima para a indústria de

cosméticos, para fabricantes de resina e explosivos. Além da glicerina, tem-

se como subprodutos a torta e o farelo. A primeira possui grande potencial

para recuperação de solos, é rica em fibra e nitrogênio, sendo um excelente

fertilizante e condicionante do solo e caso seja tornada atóxica, torna-se

uma excelente fonte protéica para rações animais.

No funil de separação observou-se a formação de duas fases diferentes

da mistura, a fase superior composta pelo biodiesel (menos densa) e a fase

inferior composta pela glicerina (mais densa).

Principal reação do processo de síntese de biodiesel (reação de

transesterificação):

CONCLUSÃO

A utilização de biodiesel como combustível tem apresentado um

potencial promissor no mundo inteiro. Em primeiro lugar, pela sua enorme

contribuição ao meio ambiente, com a redução qualitativa e quantitativa

dos níveis de poluição ambiental, e, em segundo lugar, como fonte

estratégica de energia renovável em substituição ao óleo diesel e outros

derivados do petróleo. Os experimentos realizados mostraram que: o uso de

óleos de descarte como matéria-prima pode ser interessante sob os pontos

de vista ambiental e econômico; a glicerina, um subproduto, produzida em

grande quantidade, será reutilizada em outras indústrias; a reação de

transesterificação não ocorrerá tendo-se álcool comercial como reagente,

por ele apresentar menor grau de pureza quando comparado ao álcool

anidro; a presença de altos teores de ácidos graxos livres e água em óleos e

gorduras apresenta o risco de formação de sabão ao invés da ocorrência do

processo de transesterificação.

BIBLIOGRAFIA

BONOMI, A. Biocombustíveis: A Vocação Brasileira para uma

Matriz Energética Sustentável. Salvador: AEA,2004.

OLIVEIRA, L. B., Aproveitamento energético de resíduos sólidos

urbanos e abatimento de gases do efeito estufa. Dissertação de mestrado.

Programa de Planejamento Energético. COPPE/UFRJ, Rio de Janeiro. RJ,

2001.

Quim. Nova, Vol. 30, No. 5, 1369-1373, 2007. Biodiesel de soja –

reação de transesterificação para aulas práticas de química orgânica. Regina

Geris, Nádia Alessandra Carmo dos Santos, Bruno Andrade Amaral,

Isabelle de Souza Maia, Vinicius Dourado Castro e José Roque Mota

Carvalho. <http://quimicanova.sbq.org.br/qn/qnol/2007/vol30n5/52-

ED06158.pdf> Acesso em 19 de maio de 2010.