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Hidroesterificação Beatriz Schweizer Claudemir Oliveira Souza Pedro Henrique Otrente Machado Produção de Biodiesel Prof. Dr. Danilo Luiz Flumignan INTRODUÇÃO O biodiesel, biocombustível derivado de fonte renovável para uso em motores a combustão interna com ignição por compressão, possui vantagens perante o diesel mineral Diante disso o governo incluiu o biodiesel na matriz energética Brasileira e definiu volume mínimo obrigatório de 5% da mistura do biocombustível no óleo diesel comercializado. Atualmente um dos maiores obstáculos para a comercialização esta em seu preço, pois enquanto o Biodiesel está por R$1,78 o litro, o Diesel está R$1,36. Este alto valor é dado principalmente pelo custo de matéria prima e insumos. A possibilidade de utilização de matérias primas de menor qualidade e, consequentemente, com menores preços é o que se busca no mercado. O processo mais comum de obtenção é a transesterificação de óleos vegetais e gorduras animais, mas recentemente vem sendo estudado também o processo de hidroesterificação, o qual permite a utilização de qualquer matéria prima. Potencialidade brasileira para produção de óleos de origem vegetal; Soja Outros óleos muito ácidos de “baixa qualidade” para transeterificação (Babaçu, dendê, mamona); Transesterificação x Hidroesterificação A transesterificação industrial ocorre por catálise alcalina. A densidade típica do biodiesel (fase apolar) é 0,87 g/cm3 contra 1,25 g/cm3 da glicerina (fase polar). O processo de hidroesterificação é a mais moderna alternativa pois permite o uso de qualquer matéria-prima graxa. Essas matérias-primas são totalmente transformadas em biodiesel independente da acidez e da umidade que possuem. Matérias-primas de grau alimentício geram glicerinas de grau alimentício a partir da hidroesterificação. Isso jamais ocorre na transesterificação. Planta por TRANSESTERIFICAÇÃO: custo de US$70/ton Planta por HIDROESTERIFICAÇÃO: custo de US$30/ton Numa planta de 100.000 ton/ano, a hidroesterificação representa uma economia de US$3,5 milhões. Reação de hidrólise A reação de hidrólise, é exatamente ao contrário da Esterificação, em que água e éster reagirão formando álcool e ácido orgânico. Existem dois tipos de hidrólise: Hidrólise Ácida Hidrólise Básica Hidrólise Ácida: Consiste na reação entre água e éster e ocorre em meio ácido, formando um álcool e um ácido carboxílico, e é uma reação reversível. Hidrólise Básica: Consiste na reação entre um éster e uma base forte como por exemplo NaOH ou KOH, dando origem aos produtos como um sal de ácido carboxílico, e um álcool. Como ocorre a Esterificação? A reação de esterificação, é um processo químico reversível, em que consiste na síntese de ésteres e compreende a reação química entre ácido carboxílico e álcool que forma também o subproduto, que é uma molécula de água. O processo inverso da reação chama-se hidrólise. É preciso frisar que na temperatura ambiente, a reação de esterificação ocorre de forma lenta, e esse fato não é interessante para as indústrias. Portanto através de um fornecimento de energia, como provocar um aquecimento e utilizando na reação, um ácido mineral que são inorgânicos como ácido sulfúrico, clorídrico, bórico e nítrico, acaba-se aumentando a velocidade de reação, porque estes servem como catalisadores ácidos, fazendo com que já se torne algo interessante e importante para as indústrias. Para deslocar o equilíbrio químico da reação, basta adicionar uma quantidade maior de reagentes, ou retirar um dos produtos que são gerados na reação, isso faz com que o rendimento da reação, no caso da esterificação, cresça, aumentando a quantidade de ésteres formados. Reação de esterificação Aqui temos alguns ésteres que podem ser formados pela reação de esterificação, e alguns ésteres possuem sabores e odores agradáveis, assim sendo usados como flavorizantes pela indústria: Etanoato de Octila – Laranja Etanoato de benzila – Gardênia Etanoato de pentila – Banana Etanoato de etila – Maçã Etanoato de Isobutila – Morango Butanoato de etila - Abacaxi Reação de Hidroesterificação A hidroesterificação é um processo que envolve uma etapa de hidrólise seguida de uma etapa de esterificação A hidrólise consiste numa reação entre a gordura ou o óleo com a água, gerando-se glicerina e ácidos graxos e ao invés de diminuir a acidez através de um refino, a hidrólise aumenta propositadamente a acidez da matéria-prima. Após a hidrólise os ácidos graxos gerados são então esterificados com álcool. O biodiesel é gerado com elevada pureza, sem necessidade de etapas de lavagem que geram efluentes e elevado consumo de compostos químicos. Subprodutos Hidrólise Esterificação Cerca de 11% Reaproveitada na etapa de hidrólise Concentração da Glicerina A glicerina proveniente da reação de hidrólise é concentrada em um evaporador onde parte da água é perdida por evaporação e a outra parte a água retorna para a etapa de hidrólise. Oleína → ácido graxo, recuperado após desdobramento dos sabões, que pode ser esterificado para gerar biodiesel - 1% a 2% do total de biodiesel produzido. Glicerina gerada no processo é de alta qualidade! Aplicação Vantagens Uso de qualquer matéria-prima graxa (gordura animal, óleo vegetal, óleo de fritura usado; Não depende da acidez e da umidade; Dispensa lavagem e neutralização do biodiesel; Dispensa catalisadores homogêneos; Não gera efluentes: água é reutilizada na esterificação; Glicerina alto teor de pureza($). Desvantagens Conclusão Possibilidade do uso de matérias-primas mais baratas Menor custo com insumos. Glicerina como co-produto da hidrólise é de alta pureza, reduzindo também os custos para purificá-la. Grande consumo de água – Mas pode ser reciclada. Fatores críticos: preço de biodiesel, preço de óleo vegetal e preço de sebo bovino, preço do diesel de petróleo (grande parâmetro de comparação). Referências ENCARNAÇÃO, A.P. Gama – GERAÇÃO DE BIODIESEL PELOS PROCESSOS DE TRANSESTERIFICAÇÃO E HIDROESTERIFICAÇÃO, UMA AVALIAÇÃO ECONÔMICA. Disponível em: http://tpqb.eq.ufrj.br/download/biodiesel-via-trans-e-hidroesterificacao.pdf HIDROESTERIFICAÇÃO TECNOLOGIA DE SEGUNDA GERAÇÃO NA PRODUÇÃO DE BIODIESEL Disponível em: http://www.usda.com.br/downloads/hidroester_br.pdf http://tpqb.eq.ufrj.br/download/biodiesel-via-trans-e-hidroesterificacao.pdf
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