Levantamento de dados para a esterificação e transesterificação etílica do óleo de soja para projeto de uma unidade piloto

Abstract

Resumo: Para contribuir com o desenvolvimento dos países essencialmente agrícolas, Rudolf Diesel construiu um motor para ser alimentado por óleos vegetais. Em 1900, o motor Diesel foi testado, pela primeira vez, com petróleo, álcool e óleo de amendoim. Apesar da tentativa frustrada de utilizar óleo vegetal, tal acontecimento inspira pesquisadores de todo o mundo a produzir combustíveis a partir de óleos vegetais, como por exemplo, o biodiesel. Derivado do óleo vegetal, o biodiesel é composto de ésteres de ácidos graxos de cadeia longa, provindos da reação de alcoólise do triglicerídeo. Ao empregar óleo de soja degomado e álcool etílico, matérias-primas renováveis e em abundância no nosso país, procurou-se levantar parâmetros cinéticos da etanólise do óleo de soja degomado, com o intuito de otimizar a produção de biodiesel. A princípio, foram realizadas a caracterização físico-química dos reagentes (óleo de soja degomado e álcool etílico) com a finalidade de direcionar os fatores que influenciam a reação de transesterificação, os ensaios analíticos e as análises quantitativas dos produtos formados. Dentre os fatores analisados, que influenciam a reação, estão: quantidade de catalisador etóxido de sódio, excesso de álcool etílico, temperatura e tempo de reação. Um excesso de etanol (excesso de 86%) e uma concentração de catalisador de etóxido de sódio de 1,50% em massa, em temperatura ambiente, com agitação constante de 200 rpm, durante 30 minutos de reação, apresentou a melhor concentração molar de ésteres etílicos ou biodiesel: 38,33%. Constatou-se, pelo estudo termodinâmico, que a etanólise do óleo de soja degomado é exotérmica e a entalpia da reação é -17,24 KJ/mol. As reações de etanólise com separação intermediária da glicerina apresentaram um aumento significativo na concentração molar dos ésteres etílicos: de 38,33% para 63,19%, porém se verifica que só existe a necessidade do excesso de álcool na primeira fase da reação, onde efetivamente ocorre o deslocamento do equilíbrio da reação. Os resultados para a concentração de ésteres etílicos das escalas laboratorial e semi-piloto, utilizando a quantidade de álcool 7% abaixo do estequiométrico, foram: 53,63% e 44,35%, respectivamente. Com estes resultados, avaliou-se a perda da eficiência em biodiesel ao extrapolar para uma escala mais próxima da realidade e permitiu elaborar um processo adequado de fabricação de biodiesel.

Abstract: To contribute with the development of the countries essentially agriculturists, Rudolf Diesel constructed an engine to be fed by vegetal oils. In 1900, the Diesel engine was tested, first time, with oil, alcohol and peanut oil. Despite the frustrate attempt using vegetal oil, such event inspires the whole world researchers to produce fuels from vegetal oils, as for example, biodiesel. Derivative from vegetable oil, biodiesel is composed of fatty acid esters of long chain, come from the alcoholysis reaction with triglyceride. Degomade soybean oil and ethanol, renewable and abundance raw materials in our country, were using to raise kinetic parameters of the soybean oil ethanolysis, with intention to optimize the production of biodiesel. At first, had been carried through the characterization physicist-chemistry of the reagents (degomade soybean oil and ethyl alcohol) with the purpose to direct the analytical factors that influence the transesterification, assays and the quantitative analyses of the formed products. Amongst the analyzed factors, that influence the reaction, they are: amount of sodium etoxide catalyser, ethyl alcohol excess, temperature and time of reaction. An excess of ethyl alcohol (86% excess) and a concentration of etoxide sodium catalyst 1,50wt%, in ambient temperature, with 200rpm constant agitation, during 30 minutes of reaction, presented the best molar ethyl ester concentration or biodiesel: 38,33%. It was evidenced, for the thermodynamic study, that etanolisys of the degomade soybean oil is exothermic and the enthalpy of the reaction is -17,24 KJ/mol. The reactions of etanolisys with intermediate separation of the glycerin had presented a significant increase in the molar concentration of ethyl esters: of 38,33% for 63,19%, however if it verifies that only the necessity of the alcohol excess exists in the first phase of the reaction, where effectively occurs the displacement of the balance of the reaction. The results for the ethyl ester concentration of the scales laboratorial and half-pilot, using the amount of alcohol 7% below of the stoichiometric one, had been: 53,63% and 44,35%, respectively. With these results, it was evaluated loss of the efficiency when surpassing for a scale next to the reality and allowed to elaborate an adequate process of manufacture of biodiesel.