Produção de biodiesel de macaúba através das reações de esterificação seguido da tranesterificação metílica com catalisador básico sandro silveira final
1) O documento descreve um processo de produção de biodiesel a partir da borra ácida do óleo de polpa de macaúba através de reações de esterificação e transesterificação metílica com catalisador alcalino.
2) Os resultados da caracterização do biodiesel de macaúba mostraram que ele atende aos padrões de qualidade exigidos pela ANP.
3) Conclui-se que a macaúba é uma matéria-prima alternativa e promissora para a produção de biocombustíveis
Correlação entre características morfológicas e fisiológicas em progênies de ...
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Produção de biodiesel de macaúba através das reações de esterificação seguido da tranesterificação metílica com catalisador básico sandro silveira final
1. 1
PRODUÇÃO DE BIODIESEL DE MACAÚBA ATRAVÉS DAS REAÇÕES DE 1 ESTERIFICAÇÃO SEGUIDA DA TRANSESTERIFICAÇÃO METÍLICA COM 2 CATALISADOR BÁSICO 3
4
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
9
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 sandro.silveira@int.gov.br
2 EQ/UFRJ donato@eq.ufrj.br
2. 2
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 sandro.silveira@int.gov.br
2 EQ/UFRJ donato@eq.ufrj.br
3. 3
62
Figura 1: Processo de obtenção do biodiesel de macaúba. 63
64
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
1 INT sandro.silveira@int.gov.br
2 EQ/UFRJ donato@eq.ufrj.br
4. 4
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
82
REFERÊNCIAS 83
CAMPANHOLA, CLAYTON. Novos significados e desafios – Brasília,DF: Embrapa 84 Informação Tecnológica, 2004. 51p. 85
86
GERHARD KNOTHE; JON VAN GERPEN; JURGEN KRAHL; LUIZ PEREIRA 87 RAMOS. Manual de Biodiesel- 1ª edição-2006, 2ª reimpressão 2009 ; Local: Editora 88
89
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 93 94 1 INT sandro.silveira@int.gov.br
2 EQ/UFRJ donato@eq.ufrj.br