PRODUÇÃO DE BIODIESEL Química 2012

PRODUÇÃO DE BIODIESEL Química 2012
Adriana Santos, Rafael Félix e Steven Alves PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Objectivos Conhecer os diferentes combustíveis alternativos e algumas alternativas aos combustíveis; Produzir um biodiesel a partir de óleos alimentares queimados; Interpretar a reciclagem de materiais orgânicos como fonte de obtenção de combustíveis; Analisar as vantagens e inconvenientes da utilização de combustíveis alternativos;

Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis

Célula de Combustível, Fotovoltaica e Aerogeradores
Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis Elevada dependência que o mundo tem no petróleo; Escassez de reservas naturais; Instabilidade que caracteriza o mercado internacional; Preço atingido pelo barril de crude; Consequência: necessidade de criação de novos cenários energéticos! Biocombustíveis Célula de Combustível, Fotovoltaica e Aerogeradores Energia Nuclear

Biocombustíveis

Biocombustíveis Provêm da biomassa – matéria orgânica de origem animal ou vegetal Principal utilização: - Fonte de energia de veículos a motor; - Produção de energia eléctrica; Categorias: Biodiesel Biogás Bioálcool

Biodiesel Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis
Biocombustíveis Biodiesel Produz-se a partir da reacção química entre: Triglicerídeos + Álcool Ésteres Metílicos e Etílicos Na presença de catalisadores Contidos no azeite ou no óleo de origem animal ou vegetal Etanol ou Metanol Os Ésteres podem ser misturados com o diesel convencional ou utilizados como combustível puro. Na generalidade do mundo usa-se um sistema designado por “factor B”, para indicar a quantidade de biodiesel em qualquer mistura de combustível: Mais conhecidos: B100; B20; B5; B2

Biodiesel Biocombustíveis Vantagens: Baixos índices de poluição (obtenção e queima não contribuem para o aumento da emissão de CO2) e diminuição da mesma (plantas absorvem CO2); Energia renovável (matéria-prima: oleaginosas); Menor dependência do petróleo e seus derivados; Recurso à superfície (contrariamente aos combustíveis fósseis); Geração de empregos no sector primário (aumento dos campos de cultivo); Fig.1 – Campos de oleaginosas (girassol)

Biocombustíveis Biodiesel Desvantagens: Produção de grandes quantidades de glicerina Queima gera acroleína – suspeita-se ser cancerígeno - Aumento deveras significativo de campos de oleaginosas: 1) Perda de biodiversidade; 2) Esgotamento das capacidades do solo Rotação de culturas Fig.2 – Campos de soja (desflorestação)

Biocombustíveis Biodiesel Desvantagens: Eventual diminuição da produção de culturas alimentares em prol da produção de plantas para biodiesel; Biodisel através das algas marinhas - A generalidade dos países não possui área suficiente para cultivo, de modo a produzir biodiesel para todos os seus veículos; Fig.3 – Culturas de algas para produção de biodiesel

Biocombustíveis Biogás Constituição: Hidrogénio e Monóxido de Carbono, essencialmente; É obtido pela digestão anaeróbia de matéria orgânica em condições de temp., pH, nutrientes e teor de humidade específico. Produção: naturalmente ou com a implantação de Usinas de biogás Fig. 4– Usina de Biogás

Biocombustíveis Bioálcool Etanol produzido por microorganismos, especialmente leveduras, através da fermentação de hidratos de carbono e proteínas, contidos nos vegetais, nomeadamente o milho e a batata, assim como na cana de açúcar. Etanol de Milho Maior produtor: EUA (18,3 mil milhões de litros em 2006) Custo de Produção: 0,21€ Etanol de Cana de Açúcar Maior produtor: Brasil (15 mil milhões de litros em 2005) Custo de Produção: 0,17€

Célula de Combustível, Fotovoltaica e Aerogeradores

Célula de Combustível Célula eletroquímica que converte a energia química de um combustível e de um oxidante em energia elétrica. Fig. 5 – Célula de Combustível

Célula Fotovoltaica (Energia renovável: Energia Solar) Dispositivo elétrico capaz de converter a luz (solar) diretamente em energia elétrica, através do efeito fotovoltaico. O que se entende por efeito fotovoltaico? Produção de corrente elétrica ou tensão elétrica através da exposição à luz de um determinado material.

Célula Fotovoltaica Normalmente, neste tipo de célula, são utilizadas duas placas de silício tratado para que dê origem a um campo elétrico positivo de um lado e negativo do outro. Quando a luz incide na célula, os eletrões “saltam” das ligações covalentes no material semi-condutor, e se este estiver ligado em ambos os polos por condutores elétricos, forma-se uma corrente elétrica. Fig. 6– Célula Fotovoltaica

Aerogeradores (Energia renovável: Energia Eólica) Os aerogeradores são utilizados para produzir energia elétrica a partir do vento. Existem 4 componentes essenciais para o funcionamento de um aerogerador: Hélices do motor (produz o movimento rotatório); Eixo (transmite o movimento rotatório); Caixa de engrenagens (alternam a frequência da rotação do eixo, de forma a transmitir ao gerador uma frequência adequada); Gerador (transforma o movimento mecânico do motor em energia eléctrica). Fig. 7 - Aerogerador

Energia Nuclear

Energia Nuclear Fissão (Representa 6-7% da produção energética mundial) É uma “energia densa”: com 1kg de Urânio pode produzir-se o equivalente a 10 toneladas de petróleo; Há um grande desperdício (70%) já que não há reaproveitamento de matérias ciclo aberto Novos reatores de “neutrões rápidos” rentabilizam o processo em 100x, levando a crer que o urânio poderá durar mais tempo que outros recursos não renováveis.

Energia Nuclear Fusão Vantagens relativamente à fissão: Mesma densidade energética e baixa poluição; Diminuição do desperdício; Maior segurança; Maior abundância de recursos.

Reciclagem de Materiais orgânicos
O reaproveitamento de matérias é sempre algo a fomentar, já que: - Evita o uso de matérias primas extraídas propositadamente para um certo fim, podendo contribuir para a poupança de recursos finitos; - Evita o gasto energético associado à extracção, tratamento e transporte de matérias brutas; - Reduz o desperdício e a poluição do ambiente com materiais que, se não fossem reutilizados, seriam despejados e poderiam ter um impacte ecológico bastante negativo. Na produção de combustíveis, os compostos orgânicos como os lípidos dos óleos vegetais ou outros materiais biológicos podem ser utilizados com grande potencial energético, sob a forma original ou com seus derivados (como o biodiesel, o bioetanol ou o biogás)

APL – Produção de Biodiesel a partir de óleos alimentares usados

APL – Produção de Biodiesel
1ª FASE – Preparação do Óleo Usado Filtração Filtrou-se o óleo vegetal usado aquecido a 35ºC (para aumentar a fluidez), de modo a retirar partículas sólidas em suspensão. Remoção da Água Aqueceu-se o óleo até à temperatura de 100ºC, de modo a evaporar a água que se encontrasse no mesmo, com o cuidado de agitar de modo a evitar projeções; prolongou-se o aquecimento por 10 minutos.

Volume de titulante = 2mL
APL – Produção de Biodiesel 2ª FASE – Determinação da quantidade de Hidróxido de Sódio necessária à neutralização “Titulação” 1) Dissolveu-se completamente 1g de NaOH (s) (bem seco) num litro de água. 2) Dissolveu-se 1mL do óleo de cozinha em 10mL de álcool isopropílico. 3) Titulou-se o óleo com a solução alcalina, 1mL de cada vez, e mediu-se o pH a cada adição, até atingir um valor entre 8-9. Volume de titulante = 2mL 4) Adicionou-se mais 3,5g de NaOH (s) por litro de óleo.

2ª FASE – Determinação da quantidade de Hidróxido de Sódio necessária à neutralização Desta “titulação” pôde calcular-se a quantidade de solução alcalina necessária à neutralização. Como a razão entre o volume de óleo e o volume de solução alcalina foi de 1:2, foram usados 400mL de solução alcalina. Adicionaram-se 0,7g de NaOH a esta solução, tal como descrito no passo 4. 3,5g NaOH (s) L Óleo x= 0,2 x 3,5 = 0,7g NaOH (s) X ,2L Óleo

3ª FASE – Preparação do Metóxido de Sódio 1) Calculou-se a quantidade de metanol necessária, correspondente a 17,2% (V/V) em relação ao óleo a utilizar. 2) Misturou-se o metanol calculado em 1. com a solução de NaOH calculada na fase anterior, obtendo-se o Metóxido de Sódio. Quantidade de Metanol: 17,2% x 200mL = 34,4mL metanol Mistura de NaOH (aq) com Metanol: CH3OH + NaOH -----> Na(CH3O) + H2O

4ª FASE – Aquecimento, Sedimentação e Separação 1) Aqueceram-se os 200mL de óleo a uma temperatura de cerca de 50ºC. 2) Adicionou-se ao óleo aquecido o Metóxido de Sódio preparado na 3ª Fase e agitou-se vigorosamente durante 1 hora. 3) Deixou-se a mistura em repouso, retirando o biodiesel (fase superior) sempre que este estava suficientemente separado, com o auxílio de uma pipeta de Pasteur descartável.

Biodiesel extraído e filtrado Glicerina Resíduos

Bibliografia Suporte digital: http://pt.wikipedia.org/wiki/Biodisel

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