Otimização do processo de síntese de ésteres etílicos a partir de gordura utilizando etóxido. Larissa Tagliari e Dra Rachel Feverzani Magnago (PUIC) Engenharia Ambiental – Ponte do Imaruim - UNISUL Introdução A motivação pela escolha de gordura animal (suíno) para o processo de transesterificação foi devido ao grande número de criadores instaladas no Estado de Santa Catarina, e a elevada quantidade de gordura sem utilização e com destino inadequado. O desenvolvimento do biodiesel (Figura 1) no mundo evidencia-se como uma solução energética por ser renovável, propondo assim um desafio de explorar diferentes tipos de matérias-primas, como a gordura animal, e criando alternativas para diminuição do uso de fontes de energias não renováveis. Figura 1: Esquema de síntese de biodiesel (monoésteres) e glicerol. C = catalise básica (NaOH, KOH, MeONa, EtONa) ou ácida (ácido sulfúrico). Objetivos 1.Preparar o etóxido de sódio pela reação do álcool etílico com o sódio metálico; 2.Testar e otimizar as condições reacionais, variando tempo (3h, 12h e 24h) e temperatura (55 o C e 75 o C); 3.Sintetizar o biodiesel, pelo método de transesterificação utilizando etóxido de sódio, em escala laboratorial; 4. Quantificar o biodiesel sintetizado; 5. Caracterizar por RMN 1 H, IV e CG. Metodologia Em um balão equipado com agitação magnética, aquecimento e sistema de refluxo, foi adicionado a gordura e aquecida à temperatura estabelecida,e então foi adicionado etóxido de sódio. A mistura reacional foi mantida na temperatura com agitação magnética em experimentos de 24h, 12h e 3h, nas temperaturas de 55 o C e 75 o C, respsctivamente. A mistura foi vertida em um funil de separação e deixada decantar. O biodiesel foi lavada com água destilada, e ácido fosfórico a 10%, seco e armazenado. As reações foram realizadas em triplicatas para cada condição. O biodiesel foi caracterizado por análise dos espectros de RMN 1 H, IV e CG. Resultados As reações foram realizadas em triplicata variando a temperatura em 35ºC, 55ºC e 75ºC; e tempo de reação com períodos de 3 horas, 12 horas e 24 horas. Na temperatura de 35ºC a gordura apresentou-se com grande viscosidade, a mistura reacional de gordura com alcóxido de etanol não se homogeneizou, fazendo com que a reação não ocorresse. Para a temperatura de 55ºC com 3 horas de reação obteve-se uma média aproximada de 82% de éster etílico e de 18% de glicerina bruta; com 12 horas de reação, a quantidade de ésteres etílicos se aproximou de 80% e a glicerina bruta de 20%; e para a reação com o tempo de 24 horas obteve-se uma média de 75,5% de ésteres etílicos e de 24,5% de glicerina bruta. Na Tabela 1 pode observar-se a massa em grama de biodiesel e de glicerina bruta obtida, as reações foram realizadas em triplicata. Tabela 1 – Rendimento das sínteses do processo de obtenção do biodiesel de gordura suína, com temperatura de 55º C. As reações realizadas à temperatura de 75ºC, obteve-se uma média percentual aproximada de 83% de biodiesel e 17% de glicerina bruta com a reação de 3 horas; para a reação de 12 horas a média aproximada foi de 62% de biodiesel e 38% de glicerina bruta; e para 24 horas de reação obteve-se uma média de 76% de biodiesel e 24% de glicerina bruta. Os valores de cada reação, medidos em gramas, podem ser observados na Tabela 2. Tabela 2 – Rendimento das sínteses do processo de obtenção do biodiesel de gordura suína, com temperatura de 75º. Analises dos produtos As análises de IV foram realizadas em um aparelho Perkin-Elmer modelo 16PC, utilizando pastilhas de KBr e as análises de RMN- 1H (Figura 2) foram realizadas em um espectrômetro Varian Mercury Plus 400 – MHz. O cromatógrafo utilizado foi Shimadzu 17 A - modelo CBP20, equipado com detector FID e coluna de 30 m x 0,25 mm x 0,25 mm. A temperatura do injetor foi de 290o C, a temperatura da coluna foi a inicial de 100 o C; taxa 8 o C/min até temperatura final de 250 o C com isoterma de 20 min e a temperatura do detector foi de 310 o C coluna. A identificação dos picos foi realizada através da comparação com tempo de retenção de padrões Nu-Check e a quantificação por normalização de área. Figura 2 – Caracterização obtido no espectro RMN – 1H Fonte: Universidade Federal de Santa Catarina, No espectro de IV para o biodiesel de gordura suína, obtido a temperatura ambiente 55 o C em 3h de reação, observam-se as bandas com comprimento de onde de 2926 e 2854 (CH), 1739 (C=O), 1465, 1371, 1180, A Tabelas 3 mostra a composição média de ésteres etílicos de ácidos graxos dos diferentes produto obtido a 55 o C em 3h de reação obtida por cromatografia gasosa. Tabela 3. Composição média de ésteres etílicos de ácidos graxos no biodiesel de suíno, a 55 o C em 3h de reação. Conclusões A reação de transesterificação utilizada como processo de obtenção de biodiesel, a partir de gordura animal suína, adotada neste trabalho promoveu uma visível conversão do óleo em monoésteres etílicos. O melhor rendimento da síntese foi de aproximadamente 82% de biodiesel da gordura suína. Para os criadores de suínos a utilização de biodiesel como combustível para suas máquinas, como por exemplo, nos tratores, soma-se a vantagem de economizar em combustível além de reduzir a geração de resíduos e a necessidades de tratamento destes. Bibliografia AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO. Biocombustíveis - Biodiesel. Disponível em:. Acesso em: 12 maio ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENGENHARIA QUÍMICA. Ponto de Vista: : Biodiesel e Glicerina. Revista Brasileira de Engenharia Química, São Paulo, v. 23, n. 1, p.22-23, 01 jul Anual. ASSOCIAÇÃO CATARINENSE DE CRIADORES DE SUÍNOS. Relatório Anual Disponível em:. Acesso em: 23 maio BIODIESELBR. Biodiesel. Disponível em:. Acesso em: 17 maio Apoio Financeiro: UNISUL Tempo de Reação (h) Biodiesel (gr) Média Biodiesel (gr) Glicerina (gr) Média Glicerina (gr) 3147,73 149,33 32,28 32, ,7231, ,5435, ,82 143,86 38,75 36, ,7833, ,9836, ,95 137,45 44,22 44, ,9545, ,5444,63 Tempo de Reação (h) Biodiesel (gr) Média Biodiesel (gr) Glicerina (gr) Média Glicerina (gr) 3155,04 153,65 28,73 30, ,1732, ,7431, ,08 136,31 25,82 28, ,5228, ,3330, ,95 142,69 51,32 45, ,0738, ,0445,91 N ú mero de carbonos Á cido graxo Porcentagem C14:0Miristato1,3 C16:0 Palm í tico 24,6 C16:1Palmitoleato2,0 C18:0Estearato13,1 C18:1 n9 e n7Oleato e vacenato43,5 C18:2Linoleato15,5