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Anabela Videira Escola Secundária Morgado Mateus Vila Real / Vila Real 12º Ano - Química Amigos do Ambiente 7 alunos + 1 professora.

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1 Anabela Videira Escola Secundária Morgado Mateus Vila Real / Vila Real 12º Ano - Química Amigos do Ambiente 7 alunos + 1 professora

2 O nosso trabalho consistiu na produção de Biodisel a partir de óleos usados.

3 A primeira etapa fizemos uma pesquisa sobre o que é o Biodisel e a segunda etapa consistiu na realização da actividade prático – laboratorial, todo o trabalho foi realizado durante o segundo período. A seguir será introduzidos os diapositivos do trabalho que elaboramos.

4 Trabalho realizado por: Ana Filipa, Artur, Bruna, Diogo, Inês, Paulo, Ricardo 12ºB Ano Lectivo 2009/2010 Escola Secundária/3 Morgado de Mateus – Vila Real Rua Dr. Sebastião Ribeiro 5000 VILA REAL

5 Os biocombustíveis deverão exercer um papel muito importante mundialmente no futuro, motivada principalmente por considerações de ordem ambiental, pela elevação dos preços do petróleo no mercado internacional e pela incerteza na oferta de combustíveis fósseis num médio e longo prazo.

6 O biodiesel é uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos gordos e pode ser produzido a partir de uma grande variedade de óleos vegetais e gorduras animais, pelo processo de transesterificação de triglicerídeos com um álcool de cadeia curta (metanol ou etanol). O biodiesel constitui uma alternativa ao diesel, não obrigando os motores a sofrerem alterações significativas. Pode ser utilizado na forma pura (B100) e, devido a ser um produto miscível, em qualquer percentagem de mistura com diesel (B50, B20, etc.). Com a sua utilização, a vida útil de um motor pode aumentar, visto o biodiesel ser um óptimo lubrificante.

7 As principais vantagens do biodiesel são: apresenta baixo risco de explosão (ponto de auto ignição 176ºC) o que permite fácil transporte e armazenamento; é uma fonte de energia renovável que pode dar um contributo importante na redução do consumo dos combustíveis fósseis; decompõe-se facilmente por via biológica em caso de acidente. As principais vantagens do biodiesel são: apresenta baixo risco de explosão (ponto de auto ignição 176ºC) o que permite fácil transporte e armazenamento; é uma fonte de energia renovável que pode dar um contributo importante na redução do consumo dos combustíveis fósseis; decompõe-se facilmente por via biológica em caso de acidente. As suas desvantagens são: aumento das emissões de NOx; elevada quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção de biodiesel (que só consegue ser introduzida no mercado a preços inferiores aos actuais). As suas desvantagens são: aumento das emissões de NOx; elevada quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção de biodiesel (que só consegue ser introduzida no mercado a preços inferiores aos actuais).

8 A cor e o odor do biodiesel variam um pouco em relação ao óleo vegetal escolhido como matéria-prima. Em geral, o produto é amarelo podendo ser muito claro ou mesmo alaranjado. O odor é parecido com o do óleo vegetal de origem. Actualmente, o método utilizado na produção de biodiesel é a transesterificação de fontes biológicas renováveis tais como os óleos vegetais e as gorduras animais, com um álcool (metanol ou etanol), levando à formação de glicerina e de ésteres.

9 A transesterificação consiste na cisão de um éster quando reage com álcool, em geral o metanol, na presença de um catalisador. Os catalisadores mais utilizados são os hidróxidos alcalinos (NaOH ou KOH), carbonatos e metilatos ou etilatos de sódio ou potássio.

10 Triéster original A Transesterificação Biodiesel

11 Catálise HeterogéneaCatalisadoresHomogéneaÁcidaBásica

12 A sua produção pode ser através de catálise homogénea ou heterogénea. A catálise homogénea divide-se em catálise ácida ou básica, a heterogénea utiliza catalisadores heterogéneos como as enzimas, silicato de titânio, compostos de metais alcalino-terrosos, resinas permutadoras, entre outros. A catálise heterogénea é mais vantajosa pois obtém-se uma glicerina de maior pureza, mas apresenta custos mais elevados de investimento inicial, em virtude do elevado preço dos catalisadores, o que representa uma grande desvantagem.

13 Hidrólise é uma reacção química em que a água é utilizada ou gerada durante a quebra ou formação de um composto. Isso é alcançado pela quebra de uma ligação covalente no composto através da inserção de uma molécula de água ou álcool. Na produção de biodiesel, a hidrólise é utilizada quando se tem uma matéria-prima que apresenta uma grande quantidade de ácidos gordos livres e deseja-se convertê-la em biodiesel.

14 1ª ETAPA SECAGEM E FILTRAÇÃO DO ÓLEO ALIMENTAR USADO ( OAU) Esta etapa consiste no tratamento do óleo usado que vai ser usado como reagente na reacção de transesterificação. Utiliza-se o sulfato de magnésio anidro, pois este tem capacidade de absorver a água existente no OAU. A quantidade de sulfato de magnésio anidro é de 1g/100 ml de OAU. Para separar a mistura AO + sulfato de magnésio e resíduos da fritura que se encontram no óleo utiliza-se uma filtração por sucção. PROCEDIMENTO 1- Medir o OAU 2- Pesar a massa de MgSO 4 anidro adequada para o volume de OAU anterior. 3- Transferir o OAU para o copo de precipitação de 150 ml 4- Adicionar o MgSO 4 ao OAU 5- Introduzir a barra magnética no copo e colocar na placa de agitação 6- Deixar agitar a mistura durante 30 min 7- Filtrar a mistura por sucção 8- Transferir o OAU seco e filtrado para um frasco de vidro e rotular

15 1ª ETAPA Agitação Filtração por sucção

16 2ª ETAPA MISTURA DO METANOL COM O CATALISADOR O objectivo desta etapa é dissolver o hidróxido de sódio (catalisador) no metanol (reagente). Relativamente ao cálculo da massa de hidróxido de sódio e do volume de metanol a usar, é de considerar as seguintes proporções para a mistura : A quantidade de metanol depende da quantidade de OAU. Deve-se verificar a seguinte relação: 1000 ml de OAU para 200 ml de metanol. A quantidade de NaOH ( catalisador) depende da quantidade de OAU. Deve-se verificar a seguinte relação: 1000 g de OAU para 3,5 g de NaOH. PROCEDIMENTO 1- Medir um certo volume de OAU seco e filtrado ou óleo alimentar puro ( OAP). 2- Determinar a massa do volume de OAU ou do OAP. 3- Calcular a massa de hidróxido de sódio (NaOH), através da relação acima referida. 4- Pesar a massa de hidróxido de sódio calculada. 5- Triturar o hidróxido de sódio até redução a pó. 6- Calcular o volume de metanol através da relação acima referida. 7- Medir o volume de metanol calculado. 8- Transferir o hidróxido de sódio e o metanol para um copo de precipitação. 9- Colocar o copo na placa com agitação e deixar a agitar a mistura até a dissolução completa do NaOH. 10- Interromper a agitação e tapar o copo com um vidro de relógio.

17 2ª ETAPA - Resultados NaOH dissolvido em metanol

18 3ª ETAPA REACÇÃO DE TRASESTERIFICAÇÃO O óleo alimentar, usado ou não, reage com o metanol na presença do hidróxido de sódio (catalisador) que tem por função aumentar a velocidade da reacção, formando-se biodiesel (produto da reacção) e glicerina (subproduto) e obtendo-se o catalisador. A duração da reacção é de cerca de trinta minutos e ocorre a uma temperatura de 64 ºC. PROCEDIMENTO 1- Efectuar a montagem como indica a figura. 2- Transferir o óleo para o balão de duas tubuladuras de fundo redondo. 3- Colocar o balão com o óleo em banho-maria, e deixar aquecer até que o óleo atingir uma temperatura de 65º C. 4- Adicionar a mistura de hidróxido de sódio e metanol ao óleo aquecido. 5- Deixar a agitar a mistura anterior durante, pelo menos, 60 minutos, mantendo a temperatura da reacção entre os 65ºC - 68ºC. 6- Interromper o aquecimento e agitação após os 60 minutos e transferir, com cuidado, para uma ampola de decantação e esperar que a temperatura baixe até a temperatura ambiente. 7- Registar as observações.

19 3ª ETAPA

20 4ª ETAPA SEPARAÇÃO DA GLICERINA DO BIODIESEL Nesta etapa procede-se à separação da glicerina (fase mais densa e mais escura ) do biodiesel (fase menos densa e mais clara),por decantação, após arrefecimento dos produtos da reacção. Juntamente com a glicerina está misturado o catalisador. PROCEDIMENTO 1- Separar, por decantação, a glicerina do biodiesel, recolhendo as fracções em recipientes diferentes e devidamente rotulados. 2- Determinar o volume e a massa do biodiesel separado Glicerina Decantação

21 LAVAGEM DO BIODIESEL Nesta etapa, adiciona-se água ao biodiesel para remover vestígios de catalisador, metanol e glicerina. Por decantação separa-se a água da lavagem (fase mais densa) do biodiesel (fase menos densa). Realiza-se duas ou três lavagens. PROCEDIMENTO 1ª Lavagem 1- Transferir o biodiesel para uma ampola de decantação. 2- Adicionar água destilada quente (mais ou menos a 40ºC) ao biodiesel contido na ampola de decantação. 3-Agitar a ampola correctamente. 4-Colocar a ampola no suporte e deixar repousar. 5-Separar, por decantação, a água de lavagem, fase inferior, do biodiesel. 2ª Lavagem 6-Repetir os passos 1 e 2. 7-Transferir o biodiesel para um recipiente. 8-Rotular o recipiente.

22 5ª ETAPA

23 6ª ETAPA SECAGEM E FILTRAÇÃO DO BIODIESEL LAVADO A secagem e filtração do biodiesel lavado é idêntica ao procedimento seguido na primeira etapa (secagem do óleo usado).

24 Usando o biodiesel obtido, colocamo-lo dentro de uma lamparina e acendemos a corda. Inferimos que obtivemos o biodiesel uma vez que a lamparina acendeu. 7ª ETAPA VERIFICAÇÃO

25 Os alunos foram sempre envolvidos em todas as decisões que se tinham de tomar. As dificuldades encontradas relacionaram-se com o protocolo a escolher para a produção do biodisel, pois o primeiro que se escolheu não resultou em laboratório, pelo que os alunos foram orientados em analisar o que teria corrido mal e como deveria ser substituído de forma a conseguir-se um protocolo final. O trabalho foi desenvolvido ao longo do 2º Período, primeiro com uma pesquisa e de seguida com a parte laboratorial, esta última decorreu aproximadamente durante uma semana. As fotos estão incluídas nos diapositivos anteriores.

26 Os conceitos adquiridos pelos alunos estão incluídos na unidade 2 Combustíveis, Energia e ambiente no tema Combustíveis alternativos e algumas alternativas aos combustíveis. Deste modo, o projecto enquadra-se no plano de estudos dos alunos. A divulgação do projecto será realizada nos dias 7 e 8 de Junho na Semana da Ciência que decorrerá na escola. http--www_lamtec-id_com-img-projecto-info-biodiesel2 Simões,Teres a, Queirós, Maria Alexandra e Simões, Maria Otilde Química em contexto, 12º Ano. 1ª Edição, Porto: Porto Editora


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