Fabricação de Biodiesel a partir do óleo de cozinha.

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Universidade Federal do Rio de Janeiro 
Nome: Kissya Kropf da Silva 
Química II 
 
Fabricação de Biodiesel a partir do óleo de cozinha. 
(Prática I) 
 
INTRODUÇÃO 
 Devido ao aumento da poluição, um dos desafios do século tem sido não só as 
mudanças climáticas, mas o aquecimento global e o efeito estufa. Estão sendo 
estudadas tecnologias “limpas”, com objetivo de amenizar esses problemas, reduzindo 
as emissões de gás carbônico. Dentre elas, “tem-se a utilização da biomassa na 
produção de combustível, como por exemplo, o biodiesel, a partir de óleos e gorduras 
tanto in natura como residuais”[1]. 
 O biodiesel é um combustível formado por uma mistura de ésteres metílicos ou 
etílicos de ácidos graxos[2]. É considerado também um combustível menos agressivo 
que os derivados do petróleo, pois oferece algumas vantagens, quando comparado a 
esses derivados, como ser biodegradável, renovável, não contribuir para o ciclo do 
carbono e outros[3]. 
Para que ocorra a obtenção do biodiesel é necessário uma reação química. 
Atualmente, as indústrias brasileiras vem utilizando o processo de transesterificação, 
também conhecida como alcoólise, de triacilglicerídeos com metanol ou etanol. A 
diferença entre o metanol e o etanol está na sua cadeia, pois o etanol “mostrava-se 
economicamente inviável devido às limitações de ordem técnica, como a baixa taxa de 
conversão da mistura em biodiesel”. “A síntese que emprega o metanol com óleos 
vegetais – usado na Europa e nos Estados Unidos – resulta numa transformação da 
ordem de 98%, enquanto com o etanol chegava a 80%”[4]. 
Este processo de transesterificação consiste na reação de uma gordura ou óleo 
com um álcool, que dá origem a uma mistura de ésteres e glicerol. Para melhorar o 
rendimento da reação é necessário utilizar um catalisador e como é uma reação 
reversível, é preciso utilizar o álcool em excesso para deslocar o equilíbrio e obter o 
máximo de éster. Entre os álcoois, o metanol e o etanol costumam ser os mais 
usados, principalmente o metanol por possuir uma cadeia curta e polar. Após a reação 
de transesterificação teremos uma mistura composta por ésteres, glicerol, catalisador, 
álcool, mono, di e tri glicerídeos. O co-produto que é o glicerol, é recuperado devido ao 
seu valor como insumo para as indústrias de cosméticos e farmacêutica (Ma & Hanna, 
1999). 
 Portanto, o objetivo da prática foi a demonstração e a fabricação do biodiesel, 
além da observação da diferença do tempo no resultado da reação de 
transesterificação. 
 
METODOLOGIA 
 Em uma proveta de 25 mL adicione 10 mL de óleo de soja. 
Em uma proveta de 10 mL adicione 2 mL de solução (~ 1,705 g/L) de NaOH 
em metanol anidro, previamente preparada. 
Transferir o conteúdo da proveta de 10 mL para a proveta de 25 mL contendo 
óleo de soja, aguardar alguns segundos e anotar a composição da mistura inicial 
obtida (quantas fases, cores, componentes de cada fase, etc) 
2 
 
Após isso, transferir todo o conteúdo para um balão de fundo redondo de 50 
mL, adicionar agitador magnético ao balão, adaptar o condensador de refluxo (não é 
necessário passar água por ele) e colocar o sistema sobre agitação e aquecimento por 
aproximadamente 30 minutos (Prática de demonstração), mantendo a temperatura do 
banho de aquecimento entre 55 e 60ºC. 
Terminado esse período, desmonte o sistema, e divida igualmente o conteúdo 
do balão em dois tubos de centrífuga. Centrifugue os tubos por 15 minutos, retire os 
tubos, observe a composição da mistura final obtida (quantas fases, cores, 
componentes de cada fase, etc) comparando-a com a mistura inicial. 
. Para efeito de cálculo considere o óleo de soja sendo constituído de tri-oleil-
glicerol (PM 884 - g/mol) e tendo densidade igual a 0,92 g/mL (segundo PAES etal 4 ). 
 
RESULTADO E DISCUSSÃO 
 Após a introdução da prática, foi realizado uma demonstração da 
produção do biodiesel pelo professor, que adicionou em uma proveta de 25mL, 10 mL 
de óleo de soja e em outra de 10 mL, foi adicionado 2mL de solução de NaOH em 
metanol anidro (1,705g/L). Em seguida, foi transferido a solução já pronta para a 
proveta de 25mL que continha o óleo de soja. Foi possível ver que foi formado duas 
fases, ou seja, formou uma solução heterogênea. Na parte superior era composta pela 
solução que continha uma cor esbranquiçada e a fase interior pelo óleo de soja, que 
continha uma cor amarelada. De acordo com a densidade dos compostos, a solução 
de NaOH possui uma densidade menor que a do óleo de soja, que é 0,891 g/cm³, por 
isso, foi possível ver cada composto em sua determinada posição. Houve também 
uma levemente turvação da solução, isso ocorreu entre a mistura de álcool e o óleo de 
soja, devido ao catalisador básico, já que pequena parte dele reage com o álcool, 
formando água, que hidrolisa parcialmente o éster e acaba gerando alguma 
quantidade de sabão. 
 Após esse procedimento, foi transferido todo o conteúdo da proveta para um 
balão de fundo redondo de 25mL e foi adicionado um agitador magnético para 
homogeneizar a solução. Em seguida, foi adaptado o condensador de refluxo, que não 
foi necessário passar água por ele, pois o condensador geralmente é utilizado para 
arrefecer o vapor dos componentes da mistura e provocar a sua condensação [5] e 
como a temperatura do banho de aquecimento estava entre 55 e 60oC, por 10 
minutos. Não foi necessário utilizar o resfriamento, pois a quantidade de reagentes 
usados foi mínima e como a temperatura do banho estava próxima do ponto de 
ebulição do metanol que é 64,7oC, serve para condensar o mínimo de metanol que 
talvez possa evaporar, por isso foi usado o condensador, como medida de segurança. 
O banho maria é necessário para que possa aquecer o recipiente, de forma lenta e 
uniforme[6], diferentemente se fosse colocado sobre uma placa, ou seja, poderia 
aquecer somente uma parte e não uniformemente, afetando o seu rendimento, pois a 
velocidade da reação é afetada pelo calor. Outro fator muito importante é a questão da 
velocidade da agitação da solução, pois não deve ser muito rápida, já que pode 
projetar e formar emulsão, gerando sabão, o que não é interessante para a reação. A 
velocidade foi controlada para haver uma maior interação entre os reagentes, obtendo 
então um melhor resultado. Assim que as substâncias começaram a se misturar 
formou uma emulsão, ou seja, sinalizava a possibilidade de ocorrência da reação de 
transesterificação. 
3 
 
 Foi feito o mesmo procedimento entre dois grupos, porém um com tempo de 
aquecimento e agitação de 10 minutos e outro com 20 minutos e foi possível constatar 
que, aparentemente foram obtidos os mesmos resultados entre as amostras, porém 
pode ter acontecido delas não possuírem os mesmos rendimentos. Seria necessário 
um ensaio mais abrangente, como cromatografia gasosa ou líquida para dizer se 
realmente o tempo interferiu no resultado. 
 Após esse procedimento, o sistema foi desmontado e dividido igualmente (v/v), 
em dois tubos de centrífuga, que ficaram durante 15 minutos centrifugando (Somente 
o procedimento de demonstração, como não houve alteração não foi feito com os 
tubos dos grupos). Após a retirada dos tubos, foi possível visualizar as duas fases da 
mistura final, sendo a parte superior contendo uma cor clara e a parte inferior contendo 
uma cor amarelada em todos os tubos de ensaio, tanto os que ficaram 10, 20 ou 30 
minutos, nesta fase possivelmente estariam os óleos que não reagiram e resíduos de 
sabão, já que a glicerina é incolor e o resultado obtido foi amarelo. Notou-se também, 
que o produto da reação era mais viscoso que a mistura inicial, ou seja, o tamanho da 
cadeia tornou-se maior e suas propriedadesfísicas e químicas mudaram após a 
reação de transesterificação, por isso usamos o biodiesel como combustível ao invés 
do óleo de cozinha. 
De acordo com a reação de obtenção do biodiesel (Imagem 1), foi possível 
afirmar que ocorreu alguma reação, pois além de gerar a emulsão, gerou duas fases 
heterogêneas, com aspecto turvo e segundo a densidade do biodiesel de soja que é 
0,877 g/cm3[7] (GERIS, 2007). Diferentemente da glicerina, que possui densidade de 
1,26 g/cm3, ou seja, a parte superior está composta pelo biodiesel e a parte inferior 
pela glicerina, que fica distribuída entre as duas fases, porém como o metanol é 
adicionado em excesso na reação, a glicerina predomina na fase alcoólica. 
 
Imagem 1: Reação de transesterificação do biodiesel[8] 
 
 O biodiesel é constituído de moléculas polares, que fazem interação 
intermolecular do tipo dipolo-induzido e, dipolo permanente, devido a sua mistura de 
ésteres. Já o glicerol, como é um triálcool, é uma substância molecular polar cujo suas 
moléculas interagem na maior parte através de ligações de hidrogênio. No metanol, 
como ele é constituído de moléculas polares que estabelecem também interações do 
tipo ligações de hidrogênio, faz com que o glicerol seja mais solúvel nesta fase 
alcoólica, pois “essas interações entre essas moléculas dessas substâncias é mais 
favorável termodinaminamicamente comparado às formadas entre as moléculas de 
metanol e de biodiesel”[9]. 
 Como a reação de transesterificação é reversível, foi necessário adicionar um 
excesso de metanol, fazendo com que o equilíbrio da reação favorecesse os produtos. 
Segue abaixo o cálculo do rendimento da reação. 
4 
 
 Densidade = 0,92 g/mL 
 PM = 884 g/mol 
 Volume = 10mL 
Óleo de Soja + metanol → Biodiesel + Glicerina 
1 mol ------ 3 mols ----- 3 mols ------- 1 mol 
𝑑 = 
𝑚
𝑣
 → 0,92 = 
𝑚
10
 → 𝑚 = 9,2𝑔 
𝑛 = 
9,2
884
= 0,01 𝑚𝑜𝑙 
 
Para que a reação seja completa e não possua limitantes é preciso que a 
reação seja calculada como (1:3), ou seja, já que os triglicerídeos formam 0,01 mol, o 
metanol irá formar 0,03 mols. 
 
1 mol de metanol ---- 32g 
0,03 mol -----------x 
X = 0,96g 
 
𝑑 = 
𝑚
𝑣
 → 0,792 = 
0,96
𝑣
 → 𝑣 = 1,2𝑚𝐿 
 
De acordo com os cálculos, era necessário adicionar 1,2mL, mas como foi 
adicionado 2mL, o metanol estará em excesso. 
 
 Calculo para rendimento total da reação (Caso fosse de 100%). 
 
PMM(oleato de metila) = 
884 g/mol – 92 g/mol + 3,32 g/mol 
3
= 296g/mol 
 
De acordo com o balanceamento da reação a massa de oleato de metila seria: 
 
PMM: 296g/mol.0,03mol = 8,88g. 
 
PMM(glicerol): 92 g/mol . 0,01 mol = 0,92g. 
 
 
QUESTIONÁRIO 
 
1- Que outro tipo de catalisador poderia ser usado nesta reação? Por que ele não foi 
utilizado? 
 Também poderia ser usado um catalisador ácido, mas ele não foi usado devido 
à baixa velocidade com que converte o triglicerídeo em biodiesel. 
 
2- Como podemos explicar a necessidade deste excesso de metanol? 
O excesso de metanol na reação resulta em um biodiesel de alta conversão. 
Porque como esta reação é reversível, é preciso utilizar o álcool em excesso para 
deslocar o equilíbrio e obter o máximo de éster. 
 
3- O que há nesta fase mais densa e escura? 
Componentes de ácidos graxos que reagiram com o metanol, além do excesso 
de álcool que não reagiu, resquícios de sabão e a glicerina. 
 
5 
 
4- Qual a importância de se retirar os resquícios de base do biodiesel? 
 Quando a base se solubiliza com o álcool forma água, ou seja, afeta o 
rendimento da reação e também pelo fato da base ser higroscópica - absorve umidade 
do ar e assim aumenta a quantidade de água presente na reação. 
 
5- Quais os fatores influenciam a velocidade da reação? 
Temperatura, concentração, catalizador e superfície de contato. 
 
6- Se o material de partida para a síntese do biodiesel (triglicerídeo) possuí a mesma 
função química presente no biodiesel, por que não usar o triglicerídeo no lugar do 
biodiesel ? 
Isso se dá devido ao tamanho da cadeia, o que gera uma maior viscosidade 
após a reação de transesterificação, além de suas propriedades físicas e químicas. 
7- Quanto de metanol (em L) no mínimo você precisaria para transformar 8kg gordura 
de porco (constituída basicamente de ácido oleico) em biodiesel? E se ao invés de 
8kg de gordura de porco fosse 8L de ácido oleico? A quantidade de metanol seria 
a mesma? 
 
 PMM C18H34O2: 282,4 g/mol 
 Densidade: 0,895g/mL 
 PMM H3COH: 32,04g/mol 
 Densidade: 0,792 g/mL 
 
1 mol de C18H34O2 ---------- 1 mol de H3COH 
282,2g -------- 32,04g 
8000g --------- x 
x =908,3 g de H3COH. 
 
𝑑 = 
𝑚
𝑣
 → 0,792 = 
908,3
𝑣
 → 𝑣 = 1146,8 𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝐻3COH 
 
Portanto, o volume necessário para reagir é 1146,8mL. Para saber o 
volume de metanol para reagir com 8L desse ácido, é preciso verificar a sua 
massa. Se a massa não sofrer alterações, o volume de metanol também não 
sofre, porém se mudar, o volume também irá mudar. 
 
𝑑 = 
𝑚
𝑣
 → 0,895 = 
𝑚
8000
 → 𝑣 = 7160 𝑔 𝑑𝑒 𝐶18𝐻34𝑂2 
 
Como a massa do ácido mudou, o volume de metanol também irá 
mudar. 
 
Massa de metanol = 
7160 . 32,04
282,2
= 812,9 𝑔 
 
Volume de metanol = 
812,9
0,792
= 1026,4 𝑚𝐿 
 
8. Sempre que o preço da gasolina aumenta é comum vermos reportagens onde 
comenta-se que em carros flex a escolha entre etanol ou gasolina deve ser 
feita com base no resultado da divisão preço etanol por litro / preço gasolina 
por litro. Caso o valor seja menor que 0,7 usar etanol caso contrário usar 
gasolina. Você seria capaz de explicar o porquê desse valor específico? 
Usando o mesmo raciocínio imagine que você fosse dono de uma frota de 
caminhões tivesse que escolher entre abastecer com diesel ou com biodiesel, 
6 
 
que o preço dos combustíveis fosse diferente. Considerando apenas o aspecto 
econômico (deixando a parte ambiental e de sustentabilidade de lado, apenas 
para exercitar o seu raciocínio químico) qual você escolheria? O mais barato? 
Explique o seu raciocínio. 
Para ser mais vantagem abastecer com álcool do que gasolina, o preço 
do litro do álcool tem que custar até 70% do litro da gasolina, pois a diferença 
de preço e vantagens está na proporção desempenho x preço, além de suas 
estruturas, visto que a gasolina (hidrocarbonetos) apresenta uma estrutura 
molecular maior que o etanol (carbono, hidrogênio e oxigênio). Escolheria o 
combustível que apresentasse um maior rendimento, como o diesel por 
exemplo, pois ainda sim o biodiesel perde na potência, porém ganha na 
lubrificação do motor. Assim como o álcool e a gasolina, a gasolina possui um 
maior rendimento que o álcool na cidade, por exemplo. 
 
 CONCLUSÃO 
 Portanto, com os possíveis resultados obtidos há uma grande possibilidade da 
reação de transesterificação ter acontecido, já que houve uma grande mudança do 
éster para o éster de ácido graxo (aumento de viscosidade, formação de duas fases e 
outros). Somente com a análise visual não foi possível determinar em qual 
procedimento houve uma maior conversão/produção do biodiesel. Seria necessário 
um ensaio mais abrangente para tal resposta, como uma cromatografia gasosa ou 
líquida. 
 
 
REFERÊNCIAS 
 BIODIESELBR - O que é Biodiesel?, 2017 – [1] 
 MIRANDA, Jussara; MOURA, Luiza. Biodiesel. Editora Publit. 2016 – [2] 
 FOGAÇA, Jennifer. Manual da Química – Biodiesel – [3] 
 Pesquisa FAPESP - Biodiesel no Tanque, 2003 – [4] 
 SELLA, Andrea. Chemistry World - Classic Kit: Vigreux's column, 2008 – [5] 
 Quimis – Banho-maria laboratório – [6] 
 RICO, Ana Letícia, Análise econômica do custo de produção de uma planta 
industrialpara produção enzimática de biodiesel pela rota etílica, 2012 – [7] 
 FOGAÇA,Jennifer. Reações de Transesterificação. Imagem 1 – [8] 
 RODRIGUES, Allan; PONTES, Victor. Resolução de Questões de Provas 
Específicas de Química (Aula 2), 2016 – [9] 
 Prática I – Fabricação de Biodiesel a partir do óleo de cozinha (Roteiro – 
prática I, Química II) – [10]