Produção de Biodiesel a partir de Óleo Vegetal Usado

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UNIVERSIDADE DO OESTE DE SANTA CATARINA – UNOESC
FABÍOLA CRISTINE DELUCA
PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO VEGETAL USADO COMO OPÇÃO PARA SUBSTITUIR COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS.
VIDEIRA – SC
2015
FABIOLA CRISTINE DELUCA
PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO VEGETAL USADO COMO OPÇÃO PARA SUBSTITUIR COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS.
Professora: Carla Sunti
VIDEIRA – SC
2015
Sumário
Introdução
Com o passar dos tempos o mundo vêm se preocupando cada vez mais com a questão ambiental do nosso planeta, destaca-se o efeito estufa e a poluição atmosférica, que tem como principal fonte causadora o aumento da concentração de gases poluentes, como o gás carbônico e o metano, advindo principalmente do setor de transportes, já que esses gases são emitidos por milhares de motores todos os dias.
A crise global de combustível em 1970 conscientizou muitos países de sua vulnerabilidade ao embargo e escassez, a preocupação em preservar o meio ambiente para gerações futuras vêm estimulando o uso de energias renováveis, assim considerável esforço vem sendo direcionado no desenvolvimento de processos para produção de combustíveis líquidos, por exemplo, do biodiesel derivado de óleos vegetais ou gorduras animais (Quessada et al. 2010). (Problema) Então pretende-se desenvolver a produção de biodiesel através do óleo de fritura usado, de um restaurante localizado em Videira - SC, e analisar se resolvendo o problema do descarte inadequado deste rejeito, vai ser compensado com um biodiesel de qualidade, podendo se tornar uma opção para substituir os combustíveis fósseis. 
No último século, combustíveis derivados de petróleo foram as principais fontes de energia no mundo, e algum tempo a comunidade europeia, os Estados Unidos e outros países vêm estimulando a substituição desses, por combustíveis de fontes renováveis, incluindo especialmente o biodiesel. Devido a sua expressiva capacidade de redução na emissão de poluentes, quando comparado ao óleo diesel (Holanda, 2004). (Justificativa)
É possível que a produção, a partir de óleo vegetal usado obtenha sucesso, porém não terá tanta eficácia quanto o produto final feito com óleos vegetais novos, como por exemplo, o de soja, milho e dendê. (Hipótese)
Objetivos
Objetivo Geral
 	Obtenção de biocombustível a partir de óleo vegetal usado, utilizando diferentes catalizadores, a fim de verificar a qualidade e o melhor rendimento na reação de transesterificação.
Objetivo Específico
Comparar os biodiesel obtidos, partindo-se de diferentes matérias-primas; 
Avaliar o potencial do biodiesel para a diminuição do aquecimento global;
Verificar a qualidade e o rendimento do biodiesel.
Fundamentação Teórica
3.1 Combustíveis fósseis (poluição)
3.2 Caracterização da matéria-prima (óleo)
3.3 Propriedades do biodiesel
3.4 Produção
FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Os óleos mais usados para fabricação de biodiesel são soja, milho, dendê, mamona, palma. E as gorduras sebo bovino e gordura animal. Esses óleos e gorduras tem em sua composição triacilgliceróis, que é a melhor opção como fonte de energia renovável. Também pode ser usado o óleo de fritura, que é considerado um material de rejeito, e menos nobre.
O aproveitamento destes óleos e gorduras saturadas, provenientes de frituras, em produtos como sabão, massa de vidraceiro, ração e biodiesel ou para outros fins, evitaria o lançamento destes no esgoto doméstico ou na forma bruta no solo e em cursos d’água. Uma das grandes dificuldades para utilizar o óleo de frituras como matéria prima é a falta de organização na coleta e de conscientização da comunidade na disposição deste rejeito para posterior coleta.
É importante fazer analises por que a qualidade do biodiesel produzido é um fator fundamental que vai condicionar o funcionamento e o tempo de vida de um motor, assim, é essencial garantir um produto de qualidade. É também necessário se fazer analises no biodiesel para determinar o seu rendimento, teor de impurezas, composição, quantidade de triacilglicerois, teor de umidade entre outros. 
Transesterificação é um termo geral usado para descrever uma importante classe de reações orgânicas onde um éster é modificado em outro através da troca do resíduo alcoxila. Quando o éster original reage com um álcool, o processo de transesterificação é denominado alcoólise. Esta reação é reversível e prossegue basicamente misturando os reagentes. Contudo, a presença de um catalisador (ácido ou base) acelera consideravelmente esta conversão, como também colabora para aumentar o rendimento da mesma.
Na transesterificação de óleos vegetais, um triacilglicerídeo reage com um álcool na presença de uma base ou ácido forte, produzindo uma mistura de ésteres de ácidos graxos e glicerol. O processo geral é uma sequência de três reações consecutivas, na qual mono e diacilglicerídeos são formados como intermediários. Para uma transesterificação estequiometricamente completa, uma proporção molar 3:1 de álcool por triacilglicerídeo é necessário. Entretanto, devido ao caráter reversível da reação, o composto transesterificante (álcool) geralmente é adicionado em excesso contribuindo, assim, para aumentar o rendimento do éster, bem como permitir a sua separação do glicerol formado. (Geris, et al. 2007).
Caracterização dos óleos 
Os óleos vegetais são constituídos predominantemente de substâncias conhecidas como triacilgliceróis, que são ésteres formados a partir de ácidos carboxílicos de cadeia longa e glicerol.
Além dos triglicerídeos, os óleos vegetais apresentam em sua composição quantidades apreciáveis de ácidos graxos livres, fosfolipídeos, esteróis e tocoferóis. Os ácidos graxos constituintes dos triglicerídeos mais comuns apresentam 12, 14, 16 ou 18 átomos de carbono. Entretanto, outros ácidos graxos com menor ou maior número de átomos de carbono ou ainda contendo a função álcool também podem ser encontrados em vários óleos e gorduras.
Os óleos vegetais apresentam várias vantagens para uso como combustível, como elevado poder calorífico, ausência de enxofre em suas composições e são de origem renovável. Entretanto, o uso direto de óleos vegetais como combustíveis para motores é problemático devido a sua alta viscosidade, maior densidade e baixa volatilidade. (Rinaldi et al, 2007).
O ponto de fusão dos triglicerídeos depende da quantidade de insaturações em seus ácidos graxos. Os triglicerídeos líquidos à temperatura ambiente são denominados óleos, que apresentam elevado conteúdo de ácidos graxos insaturados; os triglicerídeos sólidos ou pastosos à temperatura ambiente são conhecidos como gorduras, havendo a predominância de ácidos graxos saturados. (Rinaldi et al, 2007). 
Nosso objetivo é a produção de biodiesel através do óleo de fritura usado e de gordura animal, pelo método de Transesterificação com o uso de catalisadores básicos (NaOH) e ácidos (HCl). E depois de ter obtido o biodiesel, fazer analises para verificar a qualidade e o rendimento entre outros. As analises a serem feitas serão índice de acidez, cromatografia em camada delgada, determinação dos teores de glicerina livre, teor de impureza, densidade, entre outros.
No último século, combustíveis derivados de petróleo foram as principais fontes de energia no mundo, e algum tempo a comunidade europeia, os Estados Unidos e outros países vêm estimulando a substituição desses, por combustíveis de fontes renováveis, incluindo especialmente o biodiesel. Devido a sua expressiva capacidade de redução na emissão de poluentes, quando comparado ao óleo diesel. Pode atingir a redução de até 98% a emissão de enxofre, 30% de aromáticos e 50% de material particulado, e redução de no mínimo 78% de gases causadores do efeito estufa e da chuva ácida. Apresenta ainda vantagens, como de ser produzido localmente, criando empregos e diminuindo os problemas de descarte de resíduos pontuais, que apresentam vários inconvenientesambientais. Biodiesel é uma denominação genérica para combustíveis derivados de fontes renovais como óleo vegetal e gordura animal (Holanda, 2004). 
A reação de transesterificação (METODOS)
Em um balão de fundo chato (500 mL) foram adicionados 100 mL do óleo de soja (in natura ou usado em frituras, sendo este último previamente filtrado através de algodão para remoção de resíduos sólidos). Esse material foi aquecido em banho-maria, sob agitação com o auxílio de uma barra magnética, até atingir a temperatura de 45C. Em seguida, foi adicionada a solução de metóxido de potássio recentemente preparada, e a mistura reacional permaneceu 10 min a 45C sob agitação. (Geris, et al. 2007).
Comparação da queima do biodiesel, do diesel e do óleo de vegetal
Verifique se não há mais nenhuma reação em andamento ou restos de metanol ao redor de sua bancada. Só depois disso dê inicio ao experimento de queima do biodiesel. Molhe um pequeno pedaço de papel de filtro com biodiesel e com auxílio de uma tenaz de aço inflame o papel no bico de Bunsen. Faça o mesmo para o óleo vegetal e para o diesel. Compare a queima desses líquidos.
Efeito da quantidade de catalisador na síntese do biodiesel
Cada grupo verificará o efeito da quantidade de catalisador na transesterificação do óleo de soja comercial com metanol, preparando várias reações que devem ser conduzidas e observadas paralelamente. Serão usadas as seguintes quantidades de catalisador (KOH): 0,50; 1,0; 2,5 e 5,0% m/m, considerando 50,0 g de óleo vegetal.
Em um erlenmeyer de 125 mL seco, adicione 14,0 mL de metanol p.a. e, em seguida, a massa adequada do catalisador. Insira a barra magnética no erlenmeyer, cubra a boca do frasco com papel alumínio e inicie a agitação.
Após a completa dissolução do KOH no metanol, interrompa a agitação e adicione 50,0 g de óleo de soja ao frasco. Anote suas observações. Cubra novamente a boca do erlenmeyer com papel alumínio. Agite a mistura moderadamente por 30 min. Anote os tempos de mudanças de coloração e homogeneidade da mistura durante a reação.
Transfira o conteúdo do erlenmeyer para uma proveta de 100 mL. Acompanhe a separação de fases por 1 h. Tente identificar em qual mistura há a melhor separação de fases.
Usando uma pipeta graduada, retire 2 alíquotas de 2 mL da fase inferior e da fase superior. Teste a miscibilidade dessas fases com etanol e hexano (éter de petróleo). Anote suas observações.
Qual fase é o biodiesel? Retire 2 mL da fase de biodiesel e adicione 2 mL de água. Agite muito levemente a mistura. Anote as características da fase aquosa.
Transfira o restante da fase de biodiesel para uma outra proveta de 100 mL e adicione pequenas porções de solução saturada de NaCl, agitando suavemente. Espere as fases separarem e reserve para posterior teste de viscosidade.
Avaliando o efeito do tempo de transesterificação (opcional)
Utilizando 1,0% m/m de hidróxido de potássio repita a síntese do biodiesel. Entretanto, agora usando uma pipeta graduada, colete 4 mL da mistura reacional nos tempos 0 (logo após inicioda agitação), 1, 2, 3, 4, 10, 20 e 30 min. Transfira essas alíquotas para tubos de ensaio e mantenha-as em repouso. Verifique após 40 min de cada coleta o aspecto da separação de fases, anote suas observações.
Estimando as viscosidades relativas do diesel, biodiesel e óleo de soja
Preencha uma pipeta graduada de 10 mL com água e meça o tempo de escoamento. Faça esse procedimento em duplicata. Lave a pipeta com etanol e seque-a. Utilizando o biodiesel obtido e lavado com solução saturada de NaCl (Parte B), preencha a pipeta graduada de 10 mL (limpa e seca) com biodiesel e meça o tempo de escoamento. Faça esse procedimento em duplicata, repetindo tudo para o diesel e para o óleo vegetal. Calcule a razão entre os tempos médios de escoamento do biodiesel, diesel e óleo vegetal e o tempo médio obtido para o escoamento da água, os resultados representam as viscosidades relativas dos líquidos. Faça uma tabela com todos os resultados e discuta as diferenças de viscosidade relativa.
REFERENCIAS 
CHRISTOFF. PAULO - PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO RESIDUAL DE FRITURA COMERCIAL. ESTUDO DE CASO: GUARATUBA, LITORAL PARANAENSE. Curitiba(PR), 2006. Disponível em: http://www.nutricaoemfoco.com.br/NetManager/documentos/paulochristoff_artigo.pdf. Acessado 06/05/2015
Dib. Fernando Henrique-PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO RESIDUAL RECICLADO E REALIZAÇÃO DE TESTES COMPARATIVOS COM OUTROS TIPOS DE BIODIESEL E PROPORÇÕES DE MISTURA EM UM MOTO-GERADOR. Ilha Solteira (SP), 2010. Disponível em: http://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariamecanica/nuplen/producao-de-biodiesel-a-partir-de-oleo-residual-reciclado-e-realizacoo-de-testes-comparativos-com-outros-tipos-de-biodiesel-e-proporcoes-de-mistura-em-um-moto-gerador.pdf. Acessado 13/15.2015
Moecke. Elisa Helena Siegel, Et al. - PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO DE FRITURA USADO E O EMPODERAMENTO DA COMUNIDADE. Florianopolis (SC). 2012. Disponível em: http://www.portaldeperiodicos.unisul.br/index.php/gestao_ambiental/article/download/879/806. Acessado 13/05/2015 
Menezes . Carmem Geanny de Paiva, et al - Produção de biodiesel a partir de óleos residuais de fritura: sustentabilidade e maior demanda energética. Campos dos Goytacazes (RJ). 2010. Disponível em: http://essentiaeditora.iff.edu.br/index.php/BolsistaDeValor/article/download/1831/1009. Acessado: 13/05/2015
Geris . Regina, et al - BIODIESEL DE SOJA – REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO PARA AULAS PRÁTICAS DE QUÍMICA ORGÂNICA. Salvador (BA). 2007. Disponivel em: https://www.google.com.br/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&cad=rja&uact=8&ved=0CCwQFjAC&url=http%3A%2F%2Fwww.repositorio.ufba.br%3A8080%2Fri%2Fhandle%2Fri%2F3890&ei=vZdTVd_KJYGlgwS7noHAAQ&usg=AFQjCNGa686AE15iKreMsaJKz8cgt2XbSw&sig2=Jnno3Se6YV1O-HDaNAVvSA&bvm=bv.93112503,d.eXY. Acessado em 06/05/2015
Quessada. Talita Pedroso, et al - OBTENÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO DE SOJA E MILHO UTILIZANDO CATALISADORES BÁSICOS E CATALISADOR ÁCIDO. Goiânia (GO). 2010. Disponível em: http://www.conhecer.org.br/enciclop/2010c/obtencao.pdf. Acessado: 06/05/2015.
HOLANDA, Aristo. Biodiesel e inclusão social. Brasília: Câmara dos Deputados, 2004. 212 p.
http://www.biodieselbr.com/noticias/colunistas/ramos/biodiesel-modelo-projetos-mdl.htm
http://www.uel.br/grupo-pesquisa/meioambiente/fotopetro/arquivos/tcc/talita_pedroso_quessada.pdf