OK + UM COMPONENTE VOLATIL paper 5 173

Prévia do material em texto

Separação eficiente de glicerol e biodiesel através da utilização de 
blends de metanol e etanol 
 
Thais Neder Batista1 (IC), Marlon C. Maynart1 (PG), e Hugo Barbosa Suffredini1 (PQ) 
 
1LEMN, CCNH, Universidade Federal do ABC, Santo André, SP, Brasil 
 
 
A utilização de etanol é um fator de resistência na cadeia produtiva do biodiesel, principalmente por este álcool possuir 
características higroscópicas e formar um azeótropo com a água, direcionando parte da reação de transesterificação por catálise 
alcalina homogênea para a formação de sabões, devido à presença de água no processo de síntese. Outro aspecto negativo em se utilizar 
o etanol é o fato deste facilitar a formação de uma emulsão estável entre os principais produtos da transesterificação (glicerol e o 
biodiesel), tornando complicado o processo de separação dos produtos. Como uma possível solução para este problema, o objetivo 
deste trabalho é apresentar uma nova rota de transesterificação, na qual se adiciona metanol ao etanol, até um limite de 20% em 
volume, permitindo que a separação do glicerol ocorra de maneira espontânea, sem a necessidade de adicionar glicerol extra no 
processo, e viabilizando o uso de etanol na cadeia de obtenção do biodiesel. 
 
Palavras-chave — Biodiesel, transesterificação, etanol e metanol. 
 
I. INTRODUÇÃO 
utilização e produção de biocombustíveis estão 
associadas a um tema de extrema importância na 
atualidade no Brasil e no mundo, como a redução da 
dependência do petróleo, desenvolvimento do agronegócio, 
redução da emissão de dióxido de carbono, dentre outros [1]. 
O Brasil, por ser um país com grande extensão territorial e 
devido à sua natureza agrícola, apresenta grande potencial de 
uso e de recursos naturais que podem ser aplicados para gerar 
energia e minimizar as fontes energéticas convencionais [2]. 
Com uma produção de 1,2 bilhões de litros de biodiesel em 
2008, o Brasil se tornou o terceiro produtor e consumidor do 
produto no mundo, ficando atrás da Alemanha e dos Estados 
Unidos [3]. De acordo com o Ministério de Minas e Energia, o 
crescimento pode ser atribuído à obrigatoriedade da adição de 
biodiesel ao diesel, que começou com um percentual de 2% e 
no segundo semestre passou para 3%. Atualmente, esta 
produção é de 4% (Resolução CNPE nº. 2 de 2009 – DOU 
18/05/2009). 
A produção de biocombustíveis baseada em produtos 
agrícolas mais que triplicou no período compreendido entre os 
anos de 2000 e 2007. Hoje representa quase dois por cento do 
consumo mundial de combustíveis para transportes. Apesar da 
pouca importância dos biocombustíveis, líquidos em termos 
de fornecimento energético mundial, a procura de matérias 
primas agrícolas, como açúcar, milho, sementes oleaginosas, 
para obtê-los aumentará nas próximas décadas de acordo com 
a Food And Agriculture Organization [4]. 
Para suprir esta demanda, diversas usinas operam no país 
utilizando um processo tradicional de síntese, a 
transesterificação. Neste processo é utilizado o metanol ou 
etanol e uma base forte, como hidróxido de sódio ou potássio, 
como catalisador homogêneo. A junção do álcool com uma 
base forma um alcóxido, constituindo uma das maneiras de 
promover o processo de transesterificação. 
De modo geral, o álcool mais utilizado é o metanol, por 
apresentar algumas vantagens, em comparação com o etanol. 
 
No entanto, o uso deste álcool faz com que o biodiesel não 
seja considerado 100% renovável, pelo fato do metanol ser, 
geralmente, derivado de produto de origem fóssil [5]. 
Por outro lado, a utilização de etanol é um fator de 
resistência na cadeia produtiva do biodiesel, principalmente 
por este álcool possuir características higroscópicas e formar 
um azeótropo com a água, direcionando parte da reação de 
transesterificação por catálise alcalina homogênea para a 
formação de sabões, devido à presença de água no processo de 
síntese. Outro aspecto negativo em se utilizar o etanol é o fato 
deste facilitar a formação de uma emulsão estável entre os 
principais produtos da transesterificação, o glicerol e o 
biodiesel, tornando complicado o processo de separação dos 
produtos. 
Uma possível solução simples para este problema é a adição 
de glicerol externo ao processo reacional no final da reação, 
que promove a separação do restante do glicerol formado por 
efeito de quebra de emulsão, apesar de acarretar uma etapa a 
mais no processo produtivo em escala industrial, aumentando 
os custos de produção. 
 
Produção de biodiesel por transesterificação 
Basicamente, o biodiesel pode ser obtido a partir de óleos e 
gorduras provenientes de oleaginosas, como soja, mamona, 
dendê, colza, girassol, ou até mesmo óleos vegetais já 
utilizados, provenientes de restaurantes, hotéis indústrias, 
residências e gordura animal [6]. 
Para utilizar óleo vegetal em um motor comum do tipo ciclo 
diesel sem a necessidade de adaptações no motor é preciso 
submeter este óleo a uma reação química denominada de 
transesterificação ou alcoolize de triglicerídeos, com o 
principal objetivo de reduzir a viscosidade do óleo a valores 
próximos ao do diesel convencional. O éster assim obtido 
chama-se biodiesel [7]. A transesterificação consiste numa 
reação química de óleos vegetais ou de gorduras animais com 
um álcool (metanol ou etanol), na presença de um catalisador. 
Desse processo também se extrai a glicerina, empregada para 
A
 
a fabricação de sabonetes e diversos outros cosméticos, 
conforme a figura 1, abaixo: 
 
Figura 1. Esquema de uma reação de transesterificação de 
um triglicerídeo genérico com um álcool genérico (metanol ou 
etanol). 
 
Devido ao caráter reversível da reação, o agente 
transesterificante (álcool) é adicionado em excesso, 
contribuindo para aumentar o rendimento do éster, além de 
permitir a sua separação do glicerol formado[8]. 
O processo reacional ocorre preferencialmente com os 
álcoois de baixa massa molecular, como o metanol e o etanol, 
que são álcoois de cadeia curta, o que traz vantagens como: 
reação rápida com o triacilglicerideo, fácil dissolução do 
catalisador alcalino, além de permitir a separação simultânea 
do glicerol. 
Entre os dois, o metanol é o mais utilizado devido ao seu 
baixo custo na maioria dos países e as suas vantagens físicas e 
químicas como polaridade. A mesma reação usando etanol é 
mais complexa, pois requer um álcool anidro, bem como um 
óleo com baixo teor de água para levar à separação do 
glicerol. 
 
Principais diferenças entre metanol e etanol 
A tabela 1 abaixo aponta as principais diferenças entre 
etanol e metanol. 
 
Tabela 1. Principais diferenças entre etanol e metanol. 
Etanol Metanol 
Derivado de fontes renováveis Normalmente derivado de fontes 
não renováveis 
Produção de etanol no Brasil já 
consolidada 
Custos de produção de biodiesel 
etílico podem ser até 100% 
maiores que o metílico 
Ésteres etílicos possuem maior 
afinidade à glicerina 
Fácil separação da glicerina 
Não é tão tóxico como o metanol Altamente tóxico e venenoso 
Menor rendimento Maior rendimento 
 
É possível observar a partir da tabela 1 acima que a 
produção de biodiesel via utilização de etanol proveniente de 
biomassa faz com que este tipo de biodiesel seja um 
combustível mais renovável, quando comparado ao de 
aplicação de metanol[5]. Outro ponto negativo do metanol é o 
fato deste álcool ser altamente tóxico e altamente inflamável, 
diferentemente do etanol. 
Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo 
principal descrever uma possível maneira de viabilizar o uso 
do etanol no processo de obtenção do biodiesel, mostrando 
uma solução alternativa para que ocorra a separação entre o 
biodiesel e o glicerol, buscando relacionar alguns dos 
benefícios do processo de produção do biodiesel aos aspectos 
ambientais.II. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL 
Em um béquer de 1000 mL foram adicionados 500 mL de 
óleo de soja comum, adquirido em comércio local. Este óleo 
foi aquecido sob agitação com auxílio de uma barra 
magnética, até atingir uma temperatura acima de 100 °C para 
que toda água contida nele evaporasse. Em seguida, foi 
resfriado até uma temperatura próxima de 60˚C, para que o 
alcóxido pudesse ser adicionado sem que este evaporasse. 
O alcóxido foi preparado misturando-se hidróxido de sódio 
com 200 mL de álcool. Na primeira amostra, o álcool utilizado 
foi apenas o etanol 100%. Nas outras, foi adicionado metanol 
em etanol nas proporções de 5%, 10%, 20%, 25% e 50% em 
volume. 
Em seguida, foi adicionada, ao óleo, a solução de alcóxido 
de sódio preparada anteriormente, e a mistura reacional 
permaneceu por uma hora a 60˚C sob agitação constante. 
Posteriormente, a mistura reacional foi transferida para um 
funil de separação para permitir a decantação e separação das 
fases: a superior sendo biodiesel e a inferior composta por 
glicerol, sabões, excesso de base e álcool. Após 24 horas, 
ocorre a separação de fase. A fase inferior foi recolhida em 
uma proveta de 100 mL e os volumes foram anotados. 
O biodiesel (fase superior) passou pelos procedimentos de 
lavagem e purificação com água ligeiramente acidificada com 
H3CCOOH (1% em volume em água deionizada). 
Posteriormente, foi aquecido até que o excesso de álcool e a 
água evaporassem. Então, foi medido utilizando-se uma 
proveta de 500 mL e foram feitos os cálculos de rendimento, 
para cada amostra. 
A ausência de catalisador básico no biodiesel pode ser 
confirmada através da medida do pH da água de lavagem, que 
deve estar neutra. 
Os procedimentos acima foram reproduzidos em triplicata 
para as diferentes misturas de álcool. 
III. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
A primeira reação foi realizada pela rota etílica com 
presença apenas de etanol. Conforme esperado, o glicerol não 
se separou do biodiesel. Após a adição de 10 mL de glicerol 
externo, ao que já havia formado na reação, pôde-se observar 
a presença de um sistema bifásico: biodiesel (fase superior) e 
glicerol (fase inferior). 
Em um segundo experimento com mistura de 50% metanol 
e 50% etanol, a separação do glicerol ocorreu 
espontaneamente, sem necessidade de etapas e adições de 
glicerol posteriores. 
Um fato muito interessante é que o mesmo efeito pôde ser 
observado nos experimentos com misturas de metanol em 
 
etanol equivalentes a 25%, 20%, apresentando um limite na 
faixa de 10% e 90%, que, provavelmente, é um ponto de 
viragem: em algumas amostras, ocorreu a separação 
espontânea, e, em outras não. 
Após a lavagem do biodiesel, foram feitos cálculos dos 
rendimentos volumétricos. Os resultados obtidos podem ser 
observados no Gráfico 1, abaixo: 
 
Rendimentos volumétricos médios das reações
46%
80%85%
92%95,1%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
100% de
metanol
50% de
metanol
25% de
metanol
20% de
metanol
100% de
etanol
Amostras
R
en
di
m
en
to
s
 
Gráfico 1. Rendimentos volumétricos médios de cada amostra 
 
É possível notar, através do gráfico, que os rendimentos de 
todas as amostras foram superiores ao rendimento obtido a 
partir da rota etílica (46%), e, muito próximos ao rendimento 
obtido a partir da rota metílica, o que indica que a rota 
proposta é viável: além de produzir um éster mais renovável 
que o éster produzido pela rota metílica, os rendimentos são 
satisfatórios. 
IV. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
O método utilizado pode ser considerado como uma 
alternativa interessante e viável, uma vez que reduz o uso de 
metanol na síntese de biodiesel, além de ter uma grande 
vantagem sobre a rota etílica, que é a eliminação de uma etapa 
na cadeia produtiva do éster, o que simplifica o processo e 
reduz seu custo. 
O limite estabelecido para que a separação ocorra de 
maneira satisfatória foi de 20% de adição de metanol em 
etanol, em volume. 
AGRADECIMENTOS 
UFABC, FAPESP, CNPQ. 
REFERENCES 
[1] http://www.senado.gov.br/web/comissoes/CRA/CRABIO/AP/AP_2007
0509_Petrobras.pdf, acessado em 19 de junho de 2009. 
[2] Soranso, A. M.; Filho, A.G.; Lopes, A.; Souza, E.G.; Dabdoub, M.J.; 
Furlani, C.E.A.; Câmara, F.T. – “Desempenho dinâmico de um trator 
agrícola utilizando biodiesel destilado de óleo residual”. Revista 
brasileira de engenharia agrícola e ambiental, Campina Grande, v. 
12, n. 5, 2008, disponível em 
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1415-
43662008000500018&lng=en&nrm=iso, acessado em 26 de junho de 
2009. 
[3] http://www.agenciabrasil.gov.br/noticias/2009/03/06/materia.2009-03-
06.7429881669/view, acessado em 19 de junho de 2009. 
[4] FAO, El Estado Mundial de La Agricultura y la Alimentación. Food 
And Agriculture Organization, p.11-68 (2008). 
[5] Gui, M.; Lee, Keat & Bhatia, S. – “Supercritical ethanol technology for 
the production of biodiesel: process optimization studies”, p.4 (2008). 
[6] Escobar, J.C.; Lora, E.S.; Venturini, O.J.; Yáñez, E.E.; Castillo, E.F.; 
Almazan, O. – “Biofuels: Environment, technology and food security”, 
p.1278 (2009). 
[7] Costa Neto, P. R.; Rossi, L. F. S., Zagonel, G. F.; Ramos. L. P.; 
“Produção de biocombustivel alternativo ao óleo diesel através da 
transesterificação de óleo de soja em frituras”. Quim. Nova, 23, p.531 
(2000). 
[8] Meher, L.C.; Vidya Sagar, D.; Naik S.N.; “Technical aspects of 
biodiesel production by transesterification: a review. Renew Sustain.” 
Energy Rev., 10, 248, (2006).