Produção de Biodiesel

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PRODUÇÃO DE BIODIESEL 
 
Prisco A. Menezes, Lucas de O. C. dos Reis. 
Engenharia automotiva, Faculdade UnB-Gama, Universidade de Brasília, 72405-610 Brasília - 
DF, Brasil 
Lucas M. Nascimento, Sannya A., Paulo H. A. Reis. 
Engenharia de energia, Faculdade UnB-Gama, Universidade de Brasília, 72405-610 Brasília - 
DF, Brasil 
 
 
 
Resumo 
Este artigo visa reportar a produção de biodiesel em laboratório a partir da reação de 
transesterificação. A procedência triglicerídea foi o óleo de fritura e mediu-se o índice de acidez. 
Pretende-se observar logo após a filtragem, a separação do biocombustível, dos ácidos graxos e 
outras substâncias restantes. A metodologia utilizada será a pesquisa bibliográfica aliada às 
observações feitas no laboratório da instituição Faculdade UnB Gama-FGA. 
Abstract 
This article aims to report the production of biodiesel in the laboratory from the 
transesterification reaction. The origin was triglicerídea the frying oil and the measured acid 
value. It is intended to observe after filtration, separation of biofuel, fatty acids and other 
substances remaining. The methodology used will be the literature combined with the 
observations made in the laboratory of the institution Faculty UNB Gama-FGA. 
Palavras-chave 
Biodiesel, transesterificação, biocombustível e segunda geração. 
 
Introdução teórica 
Uma alternativa possível ao combustível 
fóssil é o uso de óleos de origem vegetal, os quais 
podem ser denominados de “biodiesel” [6]. 
Quimicamente, os óleos e gorduras animais e vegetais 
consistem de moléculas de triacilglicerídeos, as quais 
são constituídas de três ácidos graxos de cadeia longa 
ligados na forma de ésteres a uma molécula de 
glicerol. Esses ácidos graxos variam na extensão da 
cadeia carbônica, no número, orientação e posição 
das ligações duplas [6,7]. 
 O Biodiesel se mostra como uma boa 
alternativa a essa problemática. Tal biocombustível 
representa no mercado uma nova etapa para a 
indústria de combustíveis, já que envolvem óleos 
vegetais, álcool, produzindo um Ester vegetal, 
substituindo o óleo diesel. A ANP, Agência Nacional 
de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis, afirma: 
“Desde 1º de janeiro de 2010, o óleo diesel 
comercializado em todo o Brasil contém 5% de 
biodiesel”. [1,2]. 
Combustíveis a diesel são de vital 
importância no setor econômico de um país em 
desenvolvimento. A alta demanda de energia no 
mundo industrializado e no setor doméstico, bem 
como os problemas de poluição causados devido ao 
vasto uso desses combustíveis, têm resultado em uma 
crescente necessidade de desenvolver fontes de 
energias renováveis sem limites de duração e de 
menor impacto ambiental que os meios tradicionais 
existentes [6], estimulando, assim, recentes interesses 
na busca de fontes alternativas para combustíveis à 
base de petróleo [8]. 
No Brasil o mais aceito pela ANP, pelo fato 
de produzir pouco resíduo e pela alta eficiência é o da 
Transesterificação. Tal processo consiste na reação de 
óleos vegetais com álcoois de cadeia curta, com uma 
proporção estequiométrica teóricas de 1:3:3:1, 
conforme a Figura 1. O procedimento é realizado na 
presença de um catalisador, teoricamente, 90% 
biodiesel e 10% glicerina, mostrando a seletividade 
do processo em um dos produtos, que também é uma 
das escolhas por industriais em tal reação e tais 
produtos são separados por decantação [1,2,4]. 
 
Figura 1. Reação de Transesterificação. Fonte: Portal 
do Professor (MEC) [S.D.] 
O processo de produção de Biodiesel se trata 
de uma reação de catálise, ou seja, na presença de 
catalisador. A catálise, por sua vez, pode se ramificar 
em tipos. De acordo com o caráter do catalisador, em 
básica, que é a mais viável pela eficiência quanto a 
tempo, preço ou ácida mais demorada que sua 
concorrente e mais cara também; ou pelo tipo de 
catalisador, homogênea, caso o sistema e o 
catalisador se encontram na mesma fase de agregação 
que consequentemente há a perda do material 
utilizado, heterogênea, caso o sistema não se encontra 
na mesma fase de agregação do catalisador, que por 
consequência, pode ser reutilizado e, por fim, a 
catálise enzimática, por meio de enzimas que custam 
muito e são pouco eficientes. 
A reação de Transesterificação é uma reação 
de equilíbrio químico, então para tal reação, 
normalmente, em larga escala, aumenta-se 
consideravelmente a quantidade de álcool para que 
assim não ocorra uma concorrência com a reação de 
saponificação, conforme Figura 2 (na figura, a base 
está sendo representada como o Hidróxido de Sódio). 
O processo de saponificação, reação de produção de 
sabão é a reação quando se mistura óleo vegetal com 
uma base e utilizando álcool como catalisador. O 
próprio deslocamento do equilíbrio, já descrito, 
garante uma menor chance de ocorrer à saponificação 
 
Figura 2. Reação de Saponificação. Fonte: 
OLIVEIRA (2006). 
O índice de acidez prediz a quantidade de 
ácidos graxos livres (AGL), obtidos pela reação de 
Transesterificação. Biodiesel que contenha uma 
quantidade elevada de IA (índice de acidez) pode 
levar a formação de sabão [6,9]. E para o processo, 
testar a acidez por titulação que é uma técnica 
volumétrica baseada na medição rigorosa de volumes, 
para determinar a concentração de uma solução 
(titulado) utilizando-se de outra com a concentração 
conhecida (titulante). A partir da reação de ácido-
base, onde o ponto de equivalência é obtido quando, 
o número de moles do cátion H+ do ácido iguala o 
número de moles dos íons OH- da base, esse ponto é 
determinado, pela mudança de cor do indicador 
colorimétrico mais apropriado a ser utilizado [8]. 
 
Metodologia 
Materiais e reagentes 
⋅ Óleo usado de fritura 
⋅ Hidróxido de Potássio 
⋅ Isopropanol 
⋅ Água destilada 
⋅ Erlenmeyer de 500 mL 
⋅ Proveta de 500 mL ou menor 
⋅ Solução de fenolftaleína 
⋅ Béquer 
⋅ Agitador magnético 
⋅ Metóxido de Potássio 
⋅ Termômetro 
⋅ Bureta 
Índice de Acidez 
Em duplicata, pesou-se 1,001g e depois 
1,008g de óleo usado (já com ácido sulfúrico). Com 
auxílio do conta gotas. 
Adicionou-se 12ml Isopropanol no 
Erlenmeyer. No mesmo recipiente adicionou-se 3 
gotas do indicador Fenolftaleína. 
Titulação 
Encheu-se a bureta de metanólica de 
hidróxido de potássio. Depois deixou-se pingar em 
conta gotas na solução preparada no Erlenmeyer 
(índice de acidez). Agitação constante, até obtermos 
a coloração rasada. A medida do Hidróxido de 
Potássio foram, 9ml e 8,5ml. 
Preparação do Biodiesel 
Pesou-se no Erlenmeyer 101,581g. 
Adicionou-se 22ml de metóxido de Potássio no 
Erlenmeyer e agitou. Depois foi colocado o “peixe” 
no Erlenmeyer, em seguida tampou-se o recipiente 
com papel alumínio e o termômetro dentro. Depois 
foi colocado no agitador magnético. 
Quando a temperatura atingiu 59ºC, deixou a 
temperatura constante e sob agitação constante no 
agitador por cerca de 30 minutos. 
Separação de Fases 
Colocou-se o conteúdo do Erlenmeyer no 
funil e deixou descansar, para separação das fases. 
Após um breve tempo, ficou evidente a separação das 
fases. 
A fase orgânica (parte clara) e fase aquosa 
(parte escura). 
Quando ficou visível as fases, iniciou a 
separação. 
Procedimento experimental 
1) Pesar 100 g de óleo em um Erlenmeyer (250 mL). 
2) Adicionar 22,04 mL da solução de metóxido de 
potássio. 
3) Colocar a mistura sob agitação por 30 min a 60 ºC. 
 
 
Resultados e Discussão 
Na produção do biodiesel obteve-se dois 
subprodutos uma fase aquosa (parte escura) que é 
descartada por não ter utilidade, outro subproduto que 
é obtido no processo é a fase orgânica (parte clara). E 
finalmente se obtém o biodiesel como o produto do 
processo de obtenção do biodiesel através do óleo 
utilizado. Esses produtos foram vistos na separação 
por um funil de separação, sendo o biodiesel 
visivelmente separado e podendo ser retirado do funil 
de separação. 
 A obtenção do biodiesel realizada por uma 
reação de transesterificação em meio básico, tendo 
como catalisadoro Metóxido de potássio foi a 
utilizada. Como produto desta reação obtiveram-se os 
ésteres de ácidos graxos que é o biodiesel e o glicerol. 
 É importante sabermos que a reação do 
hidróxido de potássio com o álcool leva à formação 
de água e, na presença do catalisador básico, poderá 
acontecer à hidrólise de algum éster e ocorrer a 
formação de sabão. Esta saponificação não desejável 
do processo reduz o rendimento do éster e dificulta 
consideravelmente a recuperação do glicerol, por 
conta da formação de emulsão. E também, o consumo 
do catalisador reduz a eficiência da reação. Assim, 
para uma transesterificação catalisada por bases, 
ambos os óleos e álcool devem ser isentos de água. 
Um baixo teor de ácidos graxos livres no óleo 
também é imprescindível se o processo de alcoólise 
ocorrer por catálise básica. Óleos vegetais que 
contenham alto teor de ácidos graxos livres ou água 
devem ser processados via catálise ácida. 
 
Conclusão 
Através do experimento pode-se ter uma 
noção mais concreta dos processos que envolvem a 
produção do biodiesel, caso comparados com as 
noções teóricas, e também dos desafios que são 
enfrentados nas indústrias para que a produção do 
biodiesel seja eficiente e economicamente viável. 
Os resultados obtidos foram condizentes ao 
que se encontra disponível na literatura, sendo 
possível, ao final do experimento, que fosse obtido o 
produto principal do processo que é o biodiesel. Além 
desse produto também foram obtidos outros 
subprodutos os quais foram prontamente separados 
por meio de decantação visto que eles não fazem parte 
do escopo deste artigo. 
 
 
Referências bibliográficas 
[1]. BRANDÃO, K. S. R. ; SILVA, F. C. ; NASCIMENTO, U. M. ; SOUSA, M. C. ; MOUZINHO, A. M. C. ; 
SOUZA, A. G. ; CONÇEIÇÃO, M. M. ; MOURA, K. R. M. Produção de Biodiesel por transesterificação do 
óleo de soja com mistura de metanol-etanol. São Luís, 2005. 
[2]. OLIVEIRA, Jardel Alves de; LUZ, José Aurélio Medeiros da; FERREIRA, Eliomar Evaristo. Grau de 
saponificação de óleos vegetais na flotação seletiva de apatita de minério carbonatítico. Rem: Rev. Esc. Minas, 
Ouro Preto, v. 59, n. 4, Dec.2006. Available from <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid 
=S0370-44672006000400006&lng=en&nrm=iso>. Acesso em: 25 Jun. 2015. 
[3]. NETO, Pedro R. Costa; ROSSI, Luciano F. S.; ZAGONEL, Giuliano F.; RAMOS, Luiz P.; Produção de 
Biocombustível Alternativo ao Óleo Diesel Através da Transesterificação de Óleo de Soja Usando em Frituras 
Paraná, Brasil, 12/09/1999; 
[4]. http://www.biodiesel.org. Acesso em: 25 Jun. 2015. 
[5]. Knothe, G.; Gerpen, J. V.; Krahl, J., eds.; The Biodiesel Handbook, American Oil Chemists’ Society Press: 
Champaign, 2005. 
[6]. Meher, L. C.; Sagar, D. V.; Naik, S. N.; Renew. Sustain. Energy Rev. 2004, 10, 248. 
[7]. Ma, F.; Hanna, M. A.; Bioresour. Technol. 1999, 70, 1. 
[8]. GERIS*, Regina; DOS SANTOS, Nádia Alessandra Carmo; AMARAL, Bruno Andrade; MAIA, Isabelle 
de Souza; CASTRO, Vinicius Dourado; CARVALHO, José Roque Mota. Biodiesel De Soja – Reação De 
Transesterificação Para Aulas Práticas De Química Orgânica. Salvador–BA, Brasil, 14/05/2007. Disponivel em: 
<http://www.scielo.br/pdf/qn/v30n5/a53v30n5>. Acesso em: 25 Jun. 2015. 
 
PERGUNTAS PROPOSTAS 
1. Por que é necessário modificar o óleo para usá-lo como combustível? Quais são os métodos mais usuais? 
R: Apesar de se tratar de uma fonte de energia renovável, é necessária uma reação química de transformação do 
óleo de origem vegetal em um óleo, devido ao consumo em motores a combustão interna, já que caso não esteja 
nas especificações da ANP, tanto em eficiência energética, quanto viscosidade, esse combustível pode não 
queimar da forma devida e produzir muito mais resíduos que o esperado, um deles é a Acroleína, um composto 
cancerígeno. As formas mais usuais do óleo vegetal como combustível são: Uso Blendado com o óleo pronto, 
pirólise ou craqueamento do óleo, Microemulsão do óleo e Transesterificação do óleo [1,3]. 
 
2. Qual a razão molar entre óleo: álcool sabendo que a MM do óleo é de 872,17 g/mol? Qual foi à proporção 
mol de óleo / mol de álcool / mol de catalisador usado. Está de acordo com a literatura? Justifique sua resposta. 
R: Não temos condições de responder a essa questão, pois há falta de informações e não condiz completamente 
com o experimento que realizamos. 
 
3. Escreva a equação da reação de transesterificação balanceada. 
R: A equação de transterificação é ilustrada na figura abaixo: 
 
Equações das reações de transesterificação de um triacilglicerídio com metanol catalisada por hidróxido de 
potássio. (GERIS et al, 2007) 
A partir da figura e das equações químicas é possível notar que uma parte do óleo de soja em questão, se 
transformou em sabão, processo conhecido como saponificação Figura2. Isso acontece quando as moléculas de 
glicerídeo, sofrem hidrólise básica à quente na presença de uma base forte, produzindo sabões, que são sais de 
sódios de ácidos carboxílicos de cadeia longa. O ideal seria que todo o óleo de soja fosse transformado em 
biodiesel e glicerol, apenas. 
Principal reação secundária durante a transesterificação: reação de saponificação. (GERIS et al, 2007). 
 
4. Calcule o índice de acidez do óleo. O que este valor impacta no rendimento do biodiesel? 
R: Foi calculado e o resultado foi 5,34. Esse valor interfere na qualidade do biodiesel em seu processo de 
combustão, afetando assim o seu rendimento. 
 
5. Por que a separação/lavagem deve ser realizada? Um processo mal executado de lavagem/separação, o que 
pode ocasionar? 
R: Deve separar no processo para evitar que parte do sabão produzido no processo se misture com o biodiesel 
produzido. Evitando assim que haja danos ao motor de combustão que será utilizado o biodiesel. 
 
6. Qual a coloração da chama foi observada? Justifique sua resposta 
R: Não foi realizado esse processo durante o experimento. 
 
7. Para evitar a formação de sabão e aumentar o rendimento da reação, o que pode ser feito? 
R: Parte do óleo de soja foi transformado em sabão como mencionado acima. Esse processo é conhecido como 
saponificação. Esse processo ocorre quando moléculas de glicerídeo sofrem hidrólise básica à quente na 
presença de uma base forte produzindo assim sabão. Esses são sais de sódios de ácidos carboxílicos de cadeia 
longa. Para a produção de biodiesel o ideal seria que houvesse apenas a produção de biodiesel e glicerol. Isso 
acontece devido à presença de catalisadores com íons metálicos. Para aumentar o rendimento da reação e evitar 
a formação de sabão, é necessário utilizar de catalisadores com ausência de íons metálicos, com isso aumenta-
se para 99% o rendimento da mesma. 
 
8. Qual o tipo de catálise utilizada? Quais as vantagens e desvantagens do tipo de catálise utilizada (ácida, básica 
ou enzimática; homogênea ou heterogênea). 
R: A catálise utilizada foi a homogênea ácida. A vantagem da catálise homogênea seria o seu baixo custo e sua 
desvantagem seria a obtenção de uma glicerina com maiores números de impurezas. Já na catálise heterogênea, 
a sua vantagem seria a obtenção de uma glicerina de maior pureza e sua desvantagem seria o seu alto custo 
devido a utilização de catalizadores.