Pré tratamento de óleos vegetais brutos e residual para produção de biodiesel via transesterificação alcalina

Abstract

Resumo: A necessidade de complementar a matriz energética mundial com fontes de energia renovável torna o biodiesel um importante objeto de estudo. Nesse processo, o maior custo de produção está ligado à matéria-prima. Óleos brutos e residuais materiais graxos não refinados possuem problemas relativos à acidez elevada que limita a sua aplicação direta pela formação de reações secundárias indesejadas. Nesse intuito, o presente trabalho avaliou o desempenho de duas rotas de pré-tratamento de matérias-primas de baixa qualidade para produção de biodiesel, sendo essas, a esterificação catalisada por ácido e a neutralização com NaOH. Foram utilizados óleos brutos de nabo, canola, girassol e óleo residual de soja. Todos foram caracterizados inicialmente em relação ao Índice de Acidez (IA), Teor de Ácidos Graxos Livres, Densidade e Umidade. Posteriormente, todos os óleos foram submetidos às rotas de pré-tratamento. Para verificar a eficiência de ambas as rotas, o IA da matéria-prima beneficiada foi aferido. Então, foi feita a transesterificação alcalina para obtenção do biodiesel. As análises realizadas foram as mesmas para a matéria-prima e no produto final (biodiesel), incluindo o Teor de Ésteres, determinado por Cromatografia Gasosa (CG). Tanto a esterificação quanto a neutralização proporcionaram ótimo desempenho na redução do IA, com resultados superiores a 80%. O rendimento mássico dessa etapa foi maior na esterificação com valores acima de 98%. Os parâmetros de Densidade e IA enquadraram-se nas especificações, já a Umidade não atingiu os requisitos necessários para nenhuma amostra analisada. Os biodieseis de canola, girassol e residual de soja produzidos a partir da neutralização obtiveram o teor de ésteres acima de 96,5%. Os biodieseis obtidos partir da esterificação atingiram a especificação para as matérias-primas de canola e residual de soja. O rendimento final de biodiesel em relação à massa inicial de óleo teve valor mínimo de 43% para matéria-prima neutralizada e 70% para a esterificada. Contudo, a rota de pré-tratamento que apresentou melhor desempenho foi a esterificação.

Abstract: The need to complement the world's energy matrix with renewable energy sources makes biodiesel an important object of study. However, the highest cost for production is linked to refined raw material. Crude and residual oils, which are used but have problems related to high acidity that limits their direct application by the formation of unwanted secondary reactions. For this purpose, the present work evaluated the performance of two pre-treatment routes of low-quality raw materials for biodiesel production, these being acid-catalyzed esterification and neutralization with NaOH. Raw turnip, canola, sunflower and soybean oil were used. All were initially characterized in relation to Acid Value (AV), Ester Content, Density and Humidity. Later all the oils were submitted to the pre-treatment routes. To verify the efficiency of both routes, the AV of the processed raw material was checked. Then the alkaline transesterification was done to obtain the biodiesel. The analyses performed were the same for the raw material and the final product (biodiesel), including the Ester Content, determined by Gas Chromatography (GC). Both the esterification and the neutralization obtained an excellent performance in the reduction of the AV, being this superior to 80%. The mass yield of this stage was higher in esterification with values above 98%. The Density and AV parameters fit the specifications, but the Humidity did not meet the requirements for any sample analyzed. The biodiesels of canola, sunflower and residual soy produced from the neutralization obtained the content of esters above 96.5%. The biodiesels obtained from the esterification reached the specification for canola and residual soybean raw materials. The final biodiesel yield in relation to the initial oil mass had a minimum value of 43% for neutralized raw material and 70% for esterified. However, the pre-treatment route that showed the best performance was esterification.