Obtenção de Biodiesel a partir de óleo de fritura

    Tem-se conseguido alcançar, parcialmente, a tal evolução, mas, paralelamente a ela conhecemos também a dependência energética. O homem moderno é incapaz de retroceder ao passado sem energia, além disso, a natureza não é tão veloz na produção de combustível. Então, a terceira opção é buscar outras fontes de energia. O biocombustível é uma ótima opção, é fabricado a partir da biomassa, todo e qualquer vestígio recente de organismo, pois não emite níveis significativos de poluentes. Alguns exemplos são: biogás, bioetanol, biometanol e biodiesel.

    O biodiesel pode ser obtido a partir de lipídeos, álcool e catalisador (substância alcalina). Essa reação é conhecida por transesterificação, na qual os triglicerídeos reagem com o álcool, formando glicerol e mono-alquilésteres, esse, molécula fundamental do biodiesel. A obtenção de biodiesel através do óleo de fritura vem sendo bastante pesquisada e desenvolvida em nível de bancada.

    A seguir, veja o procedimento para a obtenção de biodiesel:

·         REAGENTES DO BIODIESEL

    Observam-se os reagentes que darão origem ao biodiesel.

·        O ácido graxo é um ácido carboxílico de cadeia longa, possuindo de 4 a 24 átomos de carbono, além se ser um componente essencial dos glicerídeos (utilidade do ácido graxo);

·        A glicerina (C3H5(OH)3) é um substância formada por três átomos de carbono ligados a grupos funcionais hidroxila. É um integrante dos glicerídeos (utilidade da glicerina);

·         Os lipídeos, compostos orgânicos apolares que possuem caráter oleoso, são divididos em quatro grupos, são os: glicerídeos, carotenoides, cerídeos e esteroides. No entanto, serão enfatizados os glicerídeos, pois são essenciais para este projeto.

·         PREPARAÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA

            - AQUECIMENTO/FILTRAÇÃO/LAVAGEM/PRÉ-SECAGEM

     Os óleos residuais podem apresentar uma grande quantidade de ácidos graxos livres, isto é, um alto grau de acidez, portanto, é necessário que esses óleos passem por algumas etapas de purificação. É necessário aquecer o material para tornar a amostra pastosa em líquida, uma vez que facilita a filtração da matéria-prima. A amostra é filtrada para que sejam removidos os resíduos sólidos que provêm dos processos de fritura. Posteriormente, em escala industrial, opta-se pela lavagem a quente do resíduo, pois faz com que o óleo se misture mais facilmente com a água. Quando a água é retirada (decantação), a sujeira é levada com ela, tornando o óleo desumificado, funcionando como uma etapa de pré-secagem. Por fim, a separação dos componentes água e óleo acontece por filtração ou centrifugação.

           - ESTERIFICAÇÃO DOS AGL

     A esterificação é a reação entre um ácido carboxílico e um álcool, resultando em éster e água. Em seguida, formam-se os glicerídeos, isto é, uma molécula de glicerina reage com uma, duas ou três moléculas de ácidos graxos formando, respectivamente, monoglicerídeos, diglicerídeos e triglicerídeos A reação é lenta, em temperatura ambiente, no entanto, o uso de aquecimento e um catalisador aceleram o processo. A reação é catalisada, usualmente, por ácidos inorgânicos fortes, como o ácido sulfúrico (H2SO4). E o álcool deve ser de baixo peso molecular, como o metanol, que possui menor custo e pode ser recuperado no processo.

- NEUTRALIZAÇÃO

     Quando o material apresenta alto índice de acidez e umidade para a produção de biodiesel por transesterificação, é necessário neutralizá-lo. “A lavagem do material com solução alcalina, como hidróxido de sódio ou potássio elimina os AGL do óleo, pois ocorre a saponificação daqueles.” [3] Quando o material contém poucos ácidos graxos livres, adiciona-se a solução alcalina aquecida ao óleo também aquecido, sem agitar.

     Após 15-30 minutos, a mistura é aquecida (à temperatura proporcional), com a finalidade de quebrar a emulsão, e agitada com velocidade reduzida. Posteriormente, o material é deixado em repouso por algumas horas para retirar o sabão formado (chamado de “borra”).

     Ao fim da neutralização, a matéria-prima está preparada para o processo de transesterificação.

·         REAÇÃO DE TRANSESTERIFICAÇÃO

     Após todos os procedimentos realizados com a matéria-prima, e essa estando com aspectos favoráveis à reação, inicia-se o processo de produção do biodiesel através da reação de transesterificação (éster reage com álcool formando um novo éster e um novo álcool). Há a adição de um catalisador ácido ou básico, porém, o alcalino é mais utilizado, podendo ser o KOH ou NaOH.

     Faz-se a mistura do catalisador e o álcool (metanol ou etanol) e, posteriormente, essa mistura irá alimentar a matéria-prima, o óleo (triglicerídeo). A partir disso, inicia-se a reação de transesterificação. O álcool (metanol) perde seu grupo funcional (OH), tornando-se metil, e adere a um ácido graxo originando os ésteres metílicos dos ácidos graxos (biodiesel); os triglicerídeos perdem seus ácidos graxos e ligam-se às hidroxilas do álcool, formando glicerina bruta.

Reação de transesterificação

     A glicerina se estabelece na região inferior e o biodiesel na superfície. Posteriormente, é feita a retirada individual de cada substância.

     O biodiesel obtido a partir dessa reação não pode ser utilizado, pois deve passar pelo processo de purificação e por análises.

·         PURIFICAÇÃO DO BIODIESEL

- SEPARAÇÃO: BIODIESEL/GLICERINA

     Após o processo de transesterificação, forma-se uma mistura heterogênea com duas fases: a pesada e a leve. Na fase pesada encontra-se o glicerol, o álcool que não reagiu, a maior fração de catalisador e sabões formados durante a reação. Os alcoóis e os catalisadores alcalinos dissolvem-se na glicerina, facilitando a separação destes resíduos do biodiesel (ésteres), uma vez que são removidas juntamente com a glicerina. A fase leve é composta pelo biodiesel, por traços de álcool, e mesmo por gotículas de glicerol livre. Pode-se também elevar a temperatura do biodiesel para acarretar a evaporação da água e do álcool, dessa forma também se retira a umidade, pela ebulição da água.

-  PURIFICAÇÃO DOS ÉSTERES

     Após a separação, os ésteres são lavados com água quente - para que a contaminação com glicerol livre seja baixa - através da centrifugação, no qual a glicerina, o catalisador e o álcool são removidos. Em seguida,  desumidifica-se os ésteres, resultando finalmente o biodiesel, o qual deverá ter suas características enquadradas nas especificações das normas técnicas estabelecidas para o biodiesel como combustível para uso em motores do ciclo diesel.

Integrantes do grupo: Natália Ribeiro, Gabriela Lobo, Cyntia Emanuelle Souza.

Curso: Química – P2

Orientador: Geraldo Freitas