Avaliação e determinação experimental do equilíbrio sólido-líquido de misturas dos constituintes do biodiesel (palmitato de metila e estearato de metila) produzido por rota metílica com alcano representativo do diesel (n-hexadecano)

Abstract

Resumo: A comunidade técnico-científica, tanto do Brasil quanto no restante do mundo, tem se dedicado aos estudos que visem a diminuição da dependência da matriz energética dos países, quanto aos combustíveis fósseis não renováveis. O biodiesel tem sido amplamente estudado e a sua inserção na matriz energética do Brasil tem aumentado ano a ano. Muito embora o biodiesel apresente diversas vantagens, quando comparado ao diesel, tem sido observado que a temperatura sólido-líquido (temperatura de início da cristalização) do biodiesel (0 °C a 16 °C) é superior ao do diesel (-16 °C a 0 °C). Este problema afeta consideravelmente o Brasil, uma vez que se encontra em curso uma política de inserção de biodiesel no diesel de forma gradual. Este trabalho teve como objetivo avaliar o ponto de névoa da mistura biodieseldiesel a partir da determinação de curvas de equilíbrio sólido-líquido de sistemas sintéticos compreendendo ésteres metílicos saturados representativos do biodiesel (palmitato de metila e estearato de metila) e um alcano como representante do diesel (n-hexadecano). Esta abordagem se justifica pelo fato da necessidade da melhor compreensão do fenômeno de cristalização de misturas de biodiesel-diesel, o que é facilitado a partir de sistemas sintéticos. Para obtenção dos dados experimentais foi empregada a calorimetria exploratória diferencial (DSC), uma vez que nos últimos anos esta técnica tem se mostrado rápida e confiável para este tipo de estudo. Foram construídos sete diagramas de fases, sendo três de misturas binárias e quatro de misturas pseudo-binárias. A partir destes sete diagramas foi construído um diagrama ternário, visando uma melhor visualização das transições ocorridas nestas misturas. Os resultados experimentais revelaram a presença de ponto eutético em todos os sistemas abordados, enquanto que a presença de ponto peritético só foi observada no sistema binário palmitato de metila (1) + nhexadecano (2). Foram também detectadas possíveis transições na fase sólida. A presença de ponto eutético, caracterizado pelo abaixamento da temperatura sólido-líquido da mistura, é um aspecto importante neste tipo de estudo, uma vez que permite a elaboração de blends entre o biodiesel e o diesel com transição sólido-líquido inferior ao ponto de cristalização dos constituintes puros (biodiesel e diesel). A partir da análise dos dados experimentais observou-se que quando a fração de éster é inferior a 20% (m/m) não há diferença no comportamento do sistema em relação ao éster empregado (palmitato de metila ou estearato de metila). Os resultados aqui apresentados demonstraram mais uma vez a adequação da técnica empregada, bem como contribuiu para uma melhor compreensão do fenômeno de precipitação (transição sólido-líquido) da mistura biodiesel-diesel a partir de seus constituintes.

Abstract: The technical and scientific community, both in Brazil and elsewhere in the world, has been devoted to studies aimed at decreasing the dependence of the energy mix of countries, as non-renewable fossil fuels. Biodiesel has been widely studied and its insertion in the energy matrix of Brazil has increased year by year. Although biodiesel presents several advantages when compared to diesel, it has been observed that the solid-liquid temperature (crystallization onset temperature) of biodiesel (0 ° C to 16 ° C) is higher than that of diesel oil (-16 ° C at 0 ° C). This problem considerably affects Brazil, once it is in progress a biodiesel in diesel insertion policy gradually. This study aimed to evaluate the cloud point of biodiesel-diesel mixture from the determination of solid-liquid equilibrium of synthetic systems curves comprising representative saturated methyl esters biodiesel (methyl palmitate and methyl stearate) and an alkane as a representative diesel (n-hexadecane). This approach is justified because of the need for better understanding of the crystallization phenomenon biodieseldiesel blends, which is facilitated from synthetic systems. To obtain the experimental data was used to differential scanning calorimetry (DSC), since in recent years this technique has been shown to be fast and reliable for this type of study. Seven phase diagrams were built, three of binary mixtures and four pseudo-binary mixtures. From these seven diagrams it built a ternary diagram, aiming at a better view of the transitions occurring in these mixtures. The experimental results revealed the presence of eutectic point in all addressed systems, while the presence of peritectic point was observed only in binary methyl palmitate system (1) + n-hexadecane (2). Possible transitions have also been detected in the solid phase. The presence of a eutectic point, characterized by lowering the temperature of the solid-liquid mixture is an important aspect in this type of study, since it allows the preparation of blends of biodiesel with diesel and solid-liquid transition below the crystallization point of the pure constituents (biodiesel and diesel). From the analysis of the experimental data it was observed that when the ester fraction is lower than 20% (w / w) no difference in system behavior in relation to the employee ester (methyl palmitate or methyl stearate). The results presented here demonstrated again the suitability of the technique as well as contribute to a better understanding of the phenomenon of precipitation (solid-liquid transition) in biodiesel-diesel mixture from its components. Key-words: Synthetic blend. Transition solid - liquid. Differential Scanning Calorimetry. Solid-liquid equilibrium. Biodiesel