EQO595 Obtenção do Biodiesel

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO 
ESCOLA DE QUÍMICA 
EQO595 – TECNOLOGIA ORGÂNICA EXPERIMENTAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO FINAL 
OBTENÇÃO DE BIODIESEL 
 
 
 
 
 
Amanda Loreti Hupsel – 112042603 
Felipe Pereira da Silva – 112188124 
Gabriel Lopes Espíndola – 111309905 
Nathany Lisbôa de Souza e Castro – 111473665 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Rio de Janeiro, RJ 
2016 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO....................................................................................... 3 
2. OBJETIVOS........................................................................................... 5 
3. MATERIAIS E MÉTODOS..................................................................... 5 
 3.1 Materiais e Reagentes................................................................... 5 
 3.2 Metodologia.................................................................................... 6 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO............................................................. 7 
5. CONCLUSÃO........................................................................................ 12 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS..................................................... 12 
 
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1. INTRODUÇÃO 
 
O Biodiesel é um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis 
como mamona, girassol, babaçu, amendoim, pinhão manso e soja, que pode ser 
obtido por processos como o craqueamento, a esterificação ou pela 
transesterificação. A cor e o odor do biodiesel variam em relação ao óleo vegetal 
escolhido como matéria-prima indo, em geral, de amarelo claro a alaranjado. 
Dentre os processos, o mais utilizado é a transesterificação (Figura 1), uma 
reação química de óleos vegetais ou de gorduras animais com um álcool de cadeia 
curta, como o etanol ou o metanol, estimulada por catalisador (ácido, base ou 
enzima). A glicerina extraída nesse prodesso é empregada para fabricação de 
sabonetes e diversos outros cosméticos. 
Figura 1: Reação de obtenção do biodiesel (reação de transesterificação). 
A transesterificação por catálise básica é utilizada quando a quantidade de 
ácidos graxos livres encontrada no triglicerídeo empregado possui baixo teor 
(<3%), percentagens elevadas desses haveriam reações de saponificação, 
diminuindo a eficiência da conversão. Por catálise ácida, quando possuem alto teor 
de ácidos graxos livres, como é o caso de óleos já utilizados para frituras. 
A catálise enzimática para produzir biodiesel se dá utilizando-se lipases, 
enzimas classificadas como hidrolases, que atuam sobre a ligação éster de vários 
compostos, sendo os acilgliceróis seus melhores susbstratos. A hidrólise de 
triacilgliceróis é uma reação reversível e, portanto, o equilíbrio pode ser alterado 
através da variação da concentração de reagentes e/ou produtos. 
 
4 
 
Atualmente, o processo de produção comercial de biodiesel é por via 
química, mas a enzimática tem despertado o interesse da comunidade científica. O 
aspecto comum desses estudos consiste na otimização das condições de reação, 
para estabelecer características que as tornam disponíveis para aplicações 
industriais. 
O biodiesel substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em 
motores ciclodiesel automotivos (de caminhões, tratores, camionetas, automóveis, 
etc) ou estacionários (geradores de eletricidade, calor, etc). Pode ser usado puro 
ou misturado ao diesel em diversas proporções. A mistura de 5% de biodiesel ao 
diesel de petróleo é chamada de B5 até o biodiesel puro, denominado B100. 
O biodiesel é conhecido desde início do século passado. Segundo registros, 
o Dr. Rudolf Diesel desenvolveu motor diesel, tendo levado à mostra mundial em 
Paris, em 1900, usando óleo de amendoim como combustível. Em 1911, teria 
afirmado que “o motor diesel pode ser alimentado com óleos vegetais e ajudará 
consideravelmente o desenvolvimento da agricultura dos países que o usarão”. 
O Brasil já foi detentor de uma patente para fabricação de biodiesel, 
registrada a partir de estudos, pesquisas e testes desenvolvidos na Universidade 
Federal do Ceará, nos anos de 1970. Hoje, conta com indústria de biodiesel 
consolidada, mais de 50 usinas aptas a produzir e comercializar biodiesel, com uma 
capacidade instalada superior a 6 milhões de metros cúbicos. Desde o início do 
Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB), o Brasil reduziu as 
importações de diesel em um montante de US$ 5,3 bilhões (ou R$ 9,5 bilhões ao 
câmbio de 1,80), contribuindo positivamente para a Balança Comercial brasileira. 
Reduzir a poluição ambiental é hoje um objetivo mundial. O uso de 
combustíveis de origem fóssil tem sido apontado como o principal responsável pelo 
agravamento do efeito estufa. Diversos países vêm estimulando a substituição por 
combustíveis de fontes renováveis, incluindo principalmente o biodiesel, por sua 
expressiva capacidade de redução da emissão de diversos gases causadores do 
efeito estufa, como o enxofre. Melhorar as condições ambientais também significa 
evitar gastos dos governos e dos cidadãos no combate aos males da poluição. 
 
 
5 
 
2. OBJETIVOS 
 
 Realizar a síntese do biodiesel em laboratório, em 3 condições diferentes, a 
partir da reação do triacilglicerídeo (óleo de soja comercial Liza) e do metanol 
(CH3OH), usando hidróxido de potássio (KOH), bem como realizar a separação das 
fases obtidas e a secagem com sulfato de sódio (Na2SO4). Identificar e estudar as 
reações de síntese do biodiesel, além de avaliar os aspectos visuais do produto e 
realizar o cálculo de rendimento da reação. Avaliando também a influência desses 
parâmetros no rendimento do produto obtido. 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
3.1 Materiais e Reagentes 
 Hidróxido de Potássio (KOH) em lentilhas; 
 Metanol P.A.; 
 Óleo de Soja Liza; 
 Espátula; 
 Bécher; 
 Balão de 3 bocas com fundo redondo de 500,0 mL; 
 Placa aquecedora; 
 Agitador magnético; 
 Funil de separação; 
 Proveta de 50,0 mL; 
 Solução de Àcido Clorídrico (HCl) 0,5 %v/v; 
 Água destilada; 
 Garras e argolas; 
 Sulfato de Sódio (Na2SO4). 
3.2 Metodologia 
 
Biodiesel 1: Dissolveu-se 1,5 g de hidróxido de potássio em lentilhas em 35 mL de 
metanol, com auxílio de agitação e controle de temperatura (45ºC) até que o 
hidróxido dissolvesse totalmente, formando o metóxido de sódio. Em um balão de 
 
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3 bocas com fundo redondo de 500 mL, foram adicionados 100 mL de óleo de soja 
Liza. O balão foi aquecido em banho maria com agitação até a temperatura de 45 
ºC, e com agitação moderada, quando então adicionou-se a solução de metóxido 
de potássio preparada previamente. Manteve-se o balão nas mesmas condições 
controladas por mais 45 minutos. 
Transferiu-se a mistura reacional para funil de separação de fases, onde 
permaneceu em repouso durante 15 dias. A parte inferior foi recolhida em proveta, 
onde o volume foi medido. O volume da fase superior foi medido em outra proveta. 
O biodiesel foi retornado ao funil de separação, onde foi realizada a lavagem. 
Primeiramente, adicionou-se 50 mL de solução aquosa de ácido clorídrico a 0,5% 
v/v. após agitação e separação das fases, a fase inferior foi descartada. Em 
seguida, o mesmo procedimento foi realizado, com a adição de 50 mL de água 
destilada. Este procedimento com a água destilada foi repetido até que se obtivesse 
pH 7 na água de lavagem da fase inferior descartada, tendo sido um total de 3 
repetições. O biodiesel remanescente foi então acondicionado em frasco de vidro 
e em semanas posterioresfoi seco com Na2SO4. O volume restante foi medido em 
proveta. 
Biodiesel 2: Dissolveu-se 1,5 g de hidróxido de potássio em lentilhas em 50 mL de 
metanol, com auxílio de agitação e controle de temperatura (45ºC) até que o 
hidróxido dissolvesse totalmente, formando o metóxido de sódio. Em um balão de 
3 bocas com fundo redondo de 500 mL, foram adicionados 100 mL de óleo de soja 
Liza. O balão foi aquecido em banho maria com agitação até a temperatura de 45 
ºC, e com agitação moderada, quando então adicionou-se a solução de metóxido 
de potássio preparada previamente. Manteve-se o balão nas mesmas condições 
controladas por mais 45 minutos. 
Transferiu-se a mistura reacional para funil de separação de fases, onde 
permaneceu em repouso durante 7 dias. A parte inferior foi recolhida em proveta, 
onde o volume foi medido. O volume da fase superior foi medido em outra proveta. 
O biodiesel foi retornado ao funil de separação, onde foi realizada a lavagem. 
Primeiramente, adicionou-se 50 mL de solução aquosa de ácido clorídrico a 0,5% 
v/v. após agitação e separação das fases, a fase inferior foi descartada. Em 
seguida, o mesmo procedimento foi realizado, com a adição de 50 mL de água 
 
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destilada. Este procedimento com a água destilada foi repetido até que se obtivesse 
pH 7 na água de lavagem da fase inferior descartada, tendo sido um total de 5 
repetições. O biodiesel remanescente foi então acondicionado em frasco de vidro 
e em semanas posteriores foi seco com Na2SO4. O volume restante foi medido em 
proveta. 
Biodiesel 3: Dissolveu-se 1,5 g de hidróxido de potássio em lentilhas em 35 mL de 
metanol, com auxílio de agitação e controle de temperatura (60ºC) até que o 
hidróxido dissolvesse totalmente, formando o metóxido de sódio. Em um balão de 
3 bocas com fundo redondo de 500 mL, foram adicionados 100 mL de óleo de soja 
Liza. O balão foi aquecido em banho maria com agitação até a temperatura de 60 
ºC, e com agitação moderada, quando então adicionou-se a solução de metóxido 
de potássio preparada previamente. Manteve-se o balão nas mesmas condições 
controladas, com temperatura variando entre 55 e 60°C, por mais 45 minutos. 
Transferiu-se a mistura reacional para funil de separação de fases, onde 
permaneceu em repouso durante 7 dias. A parte inferior foi recolhida em proveta, 
onde o volume foi medido. O volume da fase superior foi medido em outra proveta. 
O biodiesel foi retornado ao funil de separação, onde foi realizada a lavagem. 
Primeiramente, adicionou-se 50 mL de solução aquosa de ácido clorídrico a 0,5% 
v/v. após agitação e separação das fases, a fase inferior foi descartada. Em 
seguida, o mesmo procedimento foi realizado, com a adição de 50 mL de água 
destilada. Este procedimento com a água destilada foi repetido até que se obtivesse 
pH 7 na água de lavagem da fase inferior descartada, tendo sido um total de 5 
repetições. O biodiesel remanescente foi então acondicionado em frasco de vidro 
e em semanas posteriores foi seco com Na2SO4. O volume restante foi medido em 
proveta. 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
A Tabela 1 mostra o volume de biodiesel obtido antes e após a lavagem para 
cada uma das sínteses descritas anteriormente. 
 
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Biodiesel 
Volume de Biodiesel (mL) 
antes de lavagem e secagem 
Volume de Biodiesel (mL) 
após lavagem e secagem 
Redução do Volume após 
lavagem e secagem (%) 
1 96,5 86 10,9 
2 105,2 86 18,3 
3 100,5 90 10,4 
Tabela 1: Volume de biodiesel antes e após a lavagem e secagem. 
Observando-se os resultados pode-se comparar o efeito do aumento de 
álcool utilizado (metanol) e da temperatura de reação no volume e rendimento de 
biodiesel obtido. O primeiro biodiesel apresentou o menor volume em comparação 
com os outros. Comparou-se assim a redução do volume de biodiesel após a 
lavagem e secagem. 
Comparando-se o primeiro e o segundo biodiesel sintetizados, percebe-se 
que com o aumento da quantidade de metanol houve a maior redução de volume 
após lavagem e secagem. Esse resultado já era esperado, pois excesso de metanol 
não faz com que haja a formação de mais metóxido, além disso, adicionar mais 
álcool faz com que se aumente também o volume do meio reacional. A presença 
de água, por sua vez, favorece a hidrólise dos ésteres de ácido graxo formando 
ácidos carboxílicos que podem ser neutralizados pela base em uma reação de 
saponificação. 
Comparando-se o biodiesel 1 e o biodiesel 3 quanto ao volume obtido, 
podemos avaliar o efeito do aumento da temperatura de reação sobre o rendimento. 
Desse modo, podemos constatar que o aumento da temperatura de 45°C para 55-
60°C, não teve grandes efeitos nas reduções de volume após lavagem e secagem, 
apesar de ter, supostamente, gerado mais biodiesel (90,0 mL). 
Sabe-se que altas temperaturas no meio reacional favorecem a reação de 
hidrólise dos ácidos graxos, contribuindo para a formação de sabão e diminuindo o 
rendimento em biodiesel. Dessa maneira, acredita-se que se a síntese for realizada 
às temperaturas mais altas, como por exemplo de 65 a 70ºC, poderia haver uma 
diminuição do rendimento em biodiesel, apesar de o aumento da temperatura 
contribuir para a cinética e velocidade da reação de esterificação. 
Na Tabela 2 há alguns dados sobre a síntese do biodiesel. 
 
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Biodiesel 
Volume (mL) de fase 
inferior antes da 
lavagem e secagem 
% do volume total 
antes da secagem 
Volume de fase inferior 
(mL)+ descartado após 
lavagem e secagem 
% do volume total após 
lavagem e secagem 
1 15,0 13,5 25,5 20,9 
2 37,0 26,0 56,2 34,8 
3 23,0 18,6 33,5 25,0 
Tabela 2: Volume de fase inferior e volume de fase inferior + descartado e o que representam em 
% na síntese. 
 Da Tabela 2 podemos observar que o biodiesel 1 é o que apresentou menor 
quantidade de fase inferior e fase inferior+descartado com a lavagem e secagem. 
Sabe-se que a fase inferior no funil de separação, também chamada de fase 
aquosa, é a que teoricamente apresentava glicerol, sabões, excesso de base e 
metanol. Nesse caso, é o biodiesel que apresenta a menor quantidade de 
subprodutos e material não reagido. Em termos práticos, para uma empresa 
interessada em um produto que gerasse o mínimo de subprodutos e rejeitos, seria 
o mais propenso a ser escolhido. 
 Da Tabela 2 é interessante observarmos também que o biodiesel 2 é o que 
apresentou maior volume de fase inferior e, posteriormente, inferior + descartado 
com a lavagem e secagem. Como já pode se prever, isso também era esperado, 
uma vez que havia um excesso de metanol no meio reacional. 
 É interessante salientarmos que foram necessárias 3 lavagens no biodiesel 
1 e 5 nos biodieseis 2 e 3. Isso nos dá um indicativo de que o biodiesel 1 ainda é o 
que apresenta melhores características de qualidade com relação aos demais 
sintetizados. Além dos parâmetros das sínteses diferenciados, salienta-se que o 
primeiro biodiesel se manteve em repouso durante o dobro de tempo em relação 
ao demais. Isto pode ter contribuído para o primeiro biodiesel ter necessitado 
menos lavagens, pois o tempo de separação das outras sínteses pode não ter sido 
suficiente para que se houvesse uma boa separação de fases. 
 Na Figura 2 há a imagem dos produtos obtidos, onde pode-se observar as 
características visuais dos mesmos. 
 
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Figura 2: Produtos obtidos em ordem de síntese 
 Percebe-se, na Figura 2, que o biodiesel 1 visualmente possui a menor 
turbidez dentre os demais. O aumento da turbidez nos outros dois produtos pode-
se dever à presença de água, indicando que a separação e lavagem pode não ter 
sido bem-sucedida nas sínteses 2 e 3. 
Considerando que o óleo de soja utilizado apresenta densidadeigual à 
0,891g/cm³, podemos calcular a massa de óleo multiplicando a densidade pelo 
volume de óleo. A massa de biodiesel formada pode ser calculada da mesma 
forma, adotando a densidade do biodiesel como 0,880 g/cm³, média dos limites 
inferior e superior dos padrões de qualidade para o Biodiesel da ANP. 
A Tabela 3 a seguir apresenta os principais ácidos graxos presentes no óleo 
de soja, destacando-se o ácido oleico, o ácido linoleico e o ácido linolênico. Dessa 
forma, a massa molar do óleo foi calculada como uma média ponderada das 
massas molares dos três ácidos majoritários. A porcentagem de cada ácido foi 
adotada como a média aritmética entre os limites inferior e superior apresentados 
na tabela: 
 
11 
 
𝑀𝑀 (ó𝑙𝑒𝑜) =
(0,245 ∗ 𝑀𝑀 (𝑜𝑙𝑒𝑖𝑐𝑜) + 0,53 ∗ 𝑀𝑀(𝑙𝑖𝑛𝑜𝑙𝑒𝑖𝑐𝑜) + 0,075 ∗ 𝑀𝑀(𝑙𝑖𝑛𝑜𝑙𝑒𝑛𝑖𝑐𝑜))
0,245 + 0,53 + 0,075
 
 
Tabela 3: Composição típica do óleo de soja. (Fonte: ANVISA) 
Para o cálculo da massa molecular do biodiesel formado, a massa molecular 
do óleo foi somada com o triplo da massa molecular do metanol e subtraída da 
massa molecular do glicerol formado. A expressão para o cálculo está representada 
a seguir: 
𝑀𝑀(𝑏𝑖𝑜𝑑𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙)= 𝑀𝑀(ó𝑙𝑒𝑜)+3∗𝑀𝑀(𝑚𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙)−𝑀𝑀(𝑔𝑙𝑖𝑐𝑒𝑟𝑜𝑙) 
De posse das massas do óleo e do biodiesel e as respectivas massas 
moleculares, os números de mols de ambos foram calculados pela divisão da 
massa pela massa molecular. Finalmente, considerando que para cada mol de óleo 
consumido, 1 mol de biodiesel é formado, o rendimento da reação foi obtido como 
a razão entre o número de mols do biodiesel e o número de mols de óleo. 
𝑋 =
𝑛º 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 𝑏𝑖𝑜𝑑𝑖𝑒𝑠𝑒𝑙
𝑛º 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑙𝑠 𝑑𝑒 ó𝑙𝑒𝑜
 
Na Tabela 4 há as massas molares utilizadas para os cálculos anteriores. 
 
 Oleico Linoleico Linolênico Metanol Glicerol Óleo Biodiesel 
MM(g/mol) 282,46 280 278 32,04 92,09 279,96 284 
Tabela 4: Massas molares utilizadas nos cálculos 
 
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A Tabela 5 resume as massas calculadas e o número de mols de biodiesel 
e óleo em cada experimento, além dos valores de rendimento para cada um. 
Biodiesel 
V biodiesel (mL) após 
lavagem e secagem 
nº mols óleo nº mols biodiesel Rendimento (%) 
1 86,0 0,3183 0,2665 83,73 
2 86,0 0,3183 0,2665 83,73 
3 90,0 0,3183 0,2789 87,62 
Tabela 5: Cálculos dos rendimentos. 
Analisando a Tabela 5, percebe-se que o biodiesel 3 apresentou o maior 
rendimento, igual à 87,62% e os demais apresentaram rendimentos iguais, 83,73%. 
As principais perdas durante a síntese que podem afetar o rendimento são 
referentes à formação de sabão pela hidrólise do triglicerídeo, à reação incompleta 
de transesterificação e perdas durante a lavagem do biodiesel. Cabe afirmar ainda 
que, para termos certeza se o biodiesel sintetizado está dentro das especificações 
pedidas por órgãos responsáveis, caberia uma etapa posterior de caracterização e 
melhor análise do mesmo. 
5. CONCLUSÃO 
 
Conclui-se que, na presente prática foi possível observarmos como alguns 
parâmetros influenciam o rendimento do biodiesel sintetizado. Os parâmetros 
estudados foram o volume de metanol e a temperatura do meio reacional. Os 
rendimentos de uma forma geral foram altos, atingindo o valor máximo 87,63% para 
o biodiesel 3, o que indica que a síntese de biodiesel por catálise básica é eficiente, 
bastando um controle adequado dos parâmetros. 
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
Biodiesel :Parâmetros de qualidade e métodos analíticos - Quim. Nova, Vol.32, 
No16, 1596- 1608, 2009 
BRANDÃO, C. R. R., MACHADO, P. F.L, SUAREZ, P.A Z. AS INTERAÇÕES 
MOLECULARES NOS ÓLEOS VEGETAIS E NO BIODIESEL 
 
13 
 
COSTA NETO, P. R.; ROSSI, L. F. S. Produção de biocombustível alternativo 
ao óleo diesel através da transesterificação de óleo de soja usado em frituras. 
Química Nova, v. 23, n. 4, p. 531- 537, 2000.; 
MAÇAIRA, A.M.P. et al. Manual de práticas de Química Orgânica Experimental 
II. Instituto de Química –Departamento de Química Orgânica, 2008. 
MME. Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel. Disponível em: 
<http://www.mme.gov.br/programas/biodiesel/menu/biodiesel/perguntas.html> 
Acesso em 24 nov 2016. 
OLIVEIRA, L. B. Potencial de aproveitamento energético de lixo e de biodiesel 
de insumos residuais no Brasil. 2004. 237 p. Tese (Doutorado em Engenharia 
Elétrica) - Programa de Pós- Graduação de Engenharia, COPPE, Rio de Janeiro.; 
Síntese de biodiesel: uma proposta contextualizada de experimento para 
laboratório de química geral - Roberto Rinaldi; Camila Garcia; Letícia Ledo 
Marciniuk; Adriana Vitorino Rossi; Ulf Schuchardt*