65ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 12. Engenharia Química

DESENVOLVIMENTO DO PROCESSO DE CONVERSÃO DE ÓLEO DE FRITURA EM BIODIESEL

Ednaldo de Santana Souza - Faculdade IBGM / FG / FMGR César Augusto Moraes de Abreu - Prof. Dr./Orientador - Depto.de Eng. Química - UFPE Alexandre Ricardo Pereira Schuler - Prof. Dr./Orientador - Depto.de Eng. Química - UFPE

INTRODUÇÃO:

Atualmente os combustíveis derivados do petróleo são de vital importância no setor econômico de um país. Devido a essa necessidade, centros de pesquisas em todo o mundo estão trabalhando no desenvolvimento de tecnologias alternativas para os combustíveis fósseis. O biodiesel é um dos biocombustíveis que tem apresentado características ideais como substituto parcial ou integral do diesel oriundo do petróleo, apresentando diversas vantagens. Segundo Câmara (2006), existem muitas matérias-primas que podem ser utilizadas para a produção de biodiesel no Brasil. Podem ser listadas as seguintes categorias de matérias-primas empregadas na produção de biodiesel: Óleos vegetais, Gorduras animais e Óleos e gorduras residuais. Parente (2003), relata que as possíveis fontes dos óleos e gorduras residuais são: Cozinhas, Indústrias, Esgotos municipais e Águas residuais. Foram estudados aqui os principais fatores influentes na reação de transesterificação: Tempo e temperatura da reação, razão molar álcool:óleo, velocidade da agitação e tipo de catalisador. Visando compreender e otimizar o processo heterogêneo de conversão do óleo de fritura em biodiesel e glicerol, atuando em seus parâmetros operacionais de forma a maximizar os resultados obtidos.

OBJETIVO DO TRABALHO:

Caracterizada pela adoção de metodologias relacionadas à otimização de processos produtivos, listam-se como objetivos: Preparar biodiesel e glicerol a partir de óleo de fritura; Avaliar o impacto da variação dos principais parâmetros de reação na preparação de biodiesel a partir óleo de fritura; Otimizar o processo de produção de biodiesel utilizando como matéria-prima o óleo de fritura.

MÉTODOS:

Matérias-primas: Neste trabalho foram utilizadas amostras de óleo de fritura adquiridas no comércio da Região Metropolitana de Recife de julho à dezembro de 2011. Para a realização de ensaios foram utilizados reagentes padrões analíticos e padrões cromatográficos dos ésteres metílicos de ácidos graxos existentes nas matérias-primas. Equipamentos: Para a realização de ensaios foi utilizado um Reator de vidro 1L com aquecimento, Agitador mecânico, cromatógrafo a gás, balança eletrônica e chapa de aquecimento. Métodos: Caracterização da amostra: Antes de realizar qualquer reação, é importante determinar as principais características da matéria-prima a ser utilizada. Determinação do nº ideal de repetições: Foram produzidas 4 amostras de biodiesel para determinação estatística do número ideal de repetições para cada configuração das variáveis testadas. Produção do biodiesel: Foram selecionadas as variáveis concentração do catalisador, velocidade de agitação, razão molar álcool:óleo e tempo de reação. Para se elaborar a configuração prevista para cada uma das variáveis durante as análises foi formulado um planejamento fatorial 2 a 4ª. Como resultado foram obtidas 16 configurações possíveis e como cada configuração será realizada em triplicata, resultando em 48 testes.

RESULTADOS E DISCUSSÃO:

Após realizados os testes e analisando os resultados obtidos constatou-se que os melhores resultados de rendimento foram obtidos na configuração nº 5, que tinha como parâmetros conc. de catalisador (1%), veloc. de agitação (200 RPM), razão molar álcool:óleo (9:1) e tempo de reação (1 h). É possível observar que a variável concentração do catalisador foi a que apresentou a maior interferência nos resultados do rendimento da reação. Em seguida apresenta-se a relação álcool:óleo como fator com interferência significativa. Com base nos resultados obtidos, determinou-se os coeficientes de regressão para as variáveis da reação. De onde pode-se elaborar a equação: Rendimento = -18,6–2,7Cat+0,2Ag+11,1A/O +22,8T+0,0001Cat*Agit–1Cat*A/O–3,1Cat*T–0,02Ag*A/O–0,1Ag*T+0,9A/O*T. Com o objetivo de determinar o comportamento da reação ao longo do tempo, foram coletadas amostras em intervalos de 10 em 10 minutos. Com base nos balanços de massa da reação, foi realizado um estudo cinético considerando os reagentes alimentados e os produtos obtidos. Se observam 2 comportamentos ao longo do tempo: Altas purezas em ésteres (80%) foram obtidas nos primeiros 10 minutos da reação, sendo seguidos por uma evolução até que a pureza máxima de 90% foi obtida no tempo final de 60 minutos.

CONCLUSÕES:

O Rendimento máximo para a transesterificação de ésteres utilizando-se óleo residual de fritura foi obtido através da configuração que envolve um Tempo de reação de 1h, Razão molar Álcool/óleo de 9:1, Veloc. de agitação de 200 rpm e Conc. do catalisador de 1%. Com estes parâmetros foi obtido um rendimento igual a 95%. As variáveis com maior influência no rendimento da reação são a Conc. do Catalisador e a Relação Álcool:óleo. Analisando as interações existentes entre as quatro variáveis estudadas, podemos afirmar que o rendimento da reação é diretamente proporcional à razão molar álcool:óleo, ao tempo de reação e é inversamente proporcional à conc. do catalisador usado. Observa-se ainda no que se refere à cinética da reação, que altos resultados de pureza em ésteres (80%) foram obtidos nos primeiros 10 minutos da reação, até que a pureza máxima de cerca de 90% foi obtida no tempo final de 60 minutos. A produção de biodiesel a partir de óleos de fritura se apresenta como uma rota viável para o direcionamento deste resíduo, garantindo o desenvolvimento sustentável e reduzindo os impactos ambientais provocados pelo homem. Além disso, serve como uma matéria-prima complementar à produção nacional de biodiesel, tão dependente de oleaginosas.

Palavras-chave: Biocombustíveis, Óleos residuais, Otimização de processos.