Estudo da síntese de biodiesel a partir do óleo de girassol refinado e etanol anidro

Abstract

RESUMO: Diante a exploração de fontes não renováveis de energia e aos impactos ambientais causados devido ao mau uso destas, a procura por alternativas renováveis é uma questão de sobrevivência para a humanidade. Assim, o biodiesel é uma solução viável para substituir ou diminuir o consumo de óleo diesel mineral. Para a região Sul do Brasil, estudos indicam a viabilidade do óleo de girassol como matéria prima para a síntese do biodiesel. A utilização de etanol na síntese do biodiesel, produzido em larga escala no país para ser misturado à gasolina, também torna-se vantajosa. Portanto, levando em consideração os cenários nacional e regional, a presente dissertação teve como objetivo estudar a transesterificação do óleo de girassol refinado com etanol, para a produção de biodiesel, utilizando como catalisadores básicos os hidróxidos de sódio (NaOH) e de potássio (KOH) e o metóxido de sódio (CH3ONa). A influência das variáveis temperatura, razão molar óleo:álcool e quantidade de catalisador também foram estudadas. Para a mesmas condições de reação, os níveis de conversão alcançados na presença de NaOH foram maiores do aqueles observados com CH3ONa e KOH, respectivamente. Verificou-se que o catalisador NaOH apresentou o melhor desempenho, quando se considera a conversão global média, na temperatura de 60 oC e razão molar óleo:álcool de 1:9, em quantidade 1% m/m. Observou-se, também, que a utilização de quantidades mais altas de catalisador, em temperatura e razão molar óleo:álcool elevadas, tendem a favorecer uma emulsificação do éster etílico formado com os intermediários, diglicerídeos (DG) e monoglicerídeos (MG), diminuindo a concentração de ésteres na mistura, ou ao favorecimento das reações de saponificação do triglicerídeos (TG), além da possibilidade de formação de uma emulsão do sabão com os ésteres e os TG. A partir dos dados de reação obtidos foi possível ajustar uma expressão cinética para a reação global e estimar a energia de ativação aparente. Assim, o modelo para uma reação de segunda ordem (lei de velocidade) foi a que apresentou os coeficientes de correlação linear mais altos, para todas as condições estudadas. Este modelo foi, portanto, o que melhor se ajustou aos dados experimentais.. A energia de ativação aparente para a reação na presença de NaOH (7,85 kcal/mol) é menor do que aquela observada quando se utilizam o metóxido de sódio (15,6 kcal/mol) e o KOH (23,9 kcal/mol), sendo este valor próximo ao valor para a transesterificação de óleo de girassol com metanol (6,965 kcal/mol). Portanto, a partir dos resultados alcançados no presente estudo, torna-se clara a importância de se determinar as condições ótimas de operação para a reação de transesterificação de óleo de girassol com etanol

ABSTRACT: Considering the operation of non-renewable sources of energy and environmental impacts caused by the misuse of these, the demand for renewable alternatives is a matter of survival for humanity. Thus, biodiesel is a viable solution to replace or reduce the consumption of mineral diesel oil. For the southern region of Brazil, studies indicate the viability of sunflower oil as raw material for the synthesis of biodiesel. The use of ethanol it becomes advantageous in the synthesis of biodiesel because it produced in large scale in the country to be mixed with gasoline. Therefore, taking into account the national and regional scenarios, this thesis aimed to study the transesterification of refined sunflower oil with ethanol for the production of biodiesel, using as the basic catalyst sodium hydroxide (NaOH) and potassium (KOH ) and methoxy sodium (CH3ONa). The influence of varying temperature, molar ratio of oil: alcohol and amount of catalyst were also studied. For the same conditions of reaction, the levels of conversion achieved in the presence of NaOH were greater than those observed with CH3ONa and KOH, respectively. It was found that the catalyst NaOH showed the best performance, when one considers the overall average conversion, the temperature of 60 ° C and molar ratio of oil: alcohol of 1:9 in volume 1% m / m. There was also that the use of higher quantities of catalyst, the temperature and molar ratio oil: high alcohol, tend to favor an emulsification of ethyl ester formed with intermediaries, diglicerídeos (DG) and monoglicerídeos (MG), decreasing the concentration of esters in the mixture, or to the advantage of the saponification reaction of triglycerides (TG), and the possibility of forming an emulsion of soap with the esters and TG. From the data obtained the reaction was possible to adjust a kinetic expression for the overall reaction and to estimate the apparent activation energy. Thus, the model for a reaction of second order (Law of speed) was the one with the linear correlation coefficients higher for all conditions studied. This model was therefore the best fit to the experimental data. The apparent activation energy for the reaction in the presence of NaOH (7.85 kcal / mol) is lower than that observed when using the methoxy sodium (15.6 kcal / mol) and KOH (23.9 kcal / mol ), this value is close to the value for the transesterification of sunflower oil with methanol (6.965 kcal / mol). Therefore, from the results achieved in this study, it becomes clear the importance of determining the optimal operating conditions for the reaction of transesterification of sunflower oil with ethanol