UNIVERSIDADE FEDERAL DE ALFENAS

INSTITUTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

ENGENHARIA QUÍMICA

NATÁLYA INÁCIA BENTO

DESACIDIFICAÇÃO DE SEBO BOVINO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Poços de Caldas/MG

2015

NATÁLYA INÁCIA BENTO

DESACIDIFICAÇÃO DE SEBO BOVINO PARA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Trabalho de Conclusão de Curso referente ao

curso de Engenharia Química da Universidade

Federal de Alfenas – Campus Poços de Caldas.

Orientadora: Prof.ª Dr.ª Grazielle Santos Silva

Andrade.

Poços de Caldas/MG

2015

B478d Bento , Natálya Inácia .

Desacidificação de sebo bovino para produção de biodiesel./ Natálya Inácia Bento;

Orientação de Grazielle Santos Silva Andrade. Poços de Caldas: 2015.

28fls.: il.; 30 cm.

Inclui bibliografias: f. 27-28

Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química ) –

Universidade Federal de Alfenas– Campus de Poços de Caldas, MG.

1. Biodiesel.. 2. Desacidificação. 3. Sebo bovino. I . Andrade, Grazielle Santos Silva

(orient.). II. Universidade Federal de Alfenas – Unifal. III. Título.

CDD 662.88

Agradecimentos

À Deus acima de tudo por ter permitido que eu concluísse mais essa etapa da minha

vida.

Aos meus pais por sempre me apoiarem e me darem o suporte para que eu

conseguisse seguir firme nesse objetivo.

À minha orientadora, Prof. Dra. Grazielle Santos Silva Andrade, por sempre estar

disposta a ajudar e pela sua paciência.

Aos meus amigos, em especial à Karine Cappuccio de Castro por sempre estar ao

meu lado me dando forças para seguir em frente.

Aos técnicos, principalmente à Ana Paula e ao Bruno por sempre cederem seus

tempos para me ajudar e a todos que de alguma forma contribuíram para que eu chegasse até

aqui.

RESUMO

O biodiesel é um biocombustível de fonte renovável que gradativamente vem se tornando o

foco de pesquisas científicas e do setor industrial. Esse enfoque vem aumentando pelo

biodiesel ser um combustível cuja combustão causa menos danos ao meio ambiente se

comparado ao óleo diesel. A produção do biodiesel pode ocorrer a partir dos óleos vegetais ou

a partir de gorduras animais. Para que se obtenha tal produto é necessário que aconteça uma

reação de transesterificação entre um álcool e um triglicerídeo, na presença de catalisador,

tendo como subproduto o glicerol. A avaliação do biodiesel se dá pela verificação de alguns

parâmetros de qualidade que indicam se o produto em questão está ou não dentro dos padrões

estabelecidos pela ANP (Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis). Para

alcançar um biodiesel de melhor qualidade, neste trabalho foi realizada uma desacidificação

do sebo bovino a partir de uma extração líquido-líquido antes da reação de transesterificação.

A extração líquido-líquido obteve uma redução de aproximadamente 50% do IA (índice de

acidez) e %AGL (ácidos graxos livres) do sebo bovino.

Palavras chave: Biodiesel. Desacidificação. Sebo bovino. Extração líquido – líquido.

ABSTRACT

The biodiesel is a renewable fuel that gradually comes becoming focus of scientific research

and of the industrial sector. This focus comes increasing by the biodiesel be a fuel whose

combustion causes less damage to the environment compared to diesel oil. The production of

biodiesel can occur from vegetable oil or even animal fat. To obtain such product is required

happen a transesterification reaction between an alcohol and a triglyceride including the

presence of a catalyst, obtaining as a byproduct of the glycerol. The evaluation of the

biodiesel occurs by checking some quality’s parameters that indicate whether the product falls

within the established standards by ANP (Agency National of Petroleum, Natural Gas and

Biofuels). To achieve a better quality of biodiesel, in this study was performed a

deacidification of beef tallow by liquid-liquid extraction before the transesterification

reaction. The liquid-liquid extraction obtained reduction of approximately 50% of AI (acidity

index) and %FFA (free fat acids) of the beef tallow.

Keywords: Biodiesel. Desacidification. Beef tallow. Liquis-liquid extraction.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................. 6 2 OBJETIVO .................................................................................................................... 7 2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS.......................................................................................... 7

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................... 8 3.1 BIODIESEL .................................................................................................................... 8 3.2 SEBO BOVINO .............................................................................................................. 9 3.3 PURIFICAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS COM ELEVADA ACIDEZ ................. 10 3.4 EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO ............................................................................. 11

4 MATERIAIS E MÉTODOS ...................................................................................... 13 4.1 MATERIAIS ................................................................................................................. 13 4.2 METODOLOGIA EXPERIMENTAL ......................................................................... 13

4.2.1 Desacidificação do sebo bovino por meio de extração líquido-líquido .................. 13

4.2.2 Reação de transesterificação ...................................................................................... 14

4.2.3 Purificação do biodiesel .............................................................................................. 15

4.3 METODOLOGIA ANALÍTICA .................................................................................. 15

4.3.1 Determinação do índice de acidez e AG livres ......................................................... 15

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO ................................................................................ 17 5.1 DESACIDIFICAÇÃO DO SEBO BOVINO ................................................................ 17

5.2 ÍNDICE DE ACIDEZ ................................................................................................... 19 5.3 SÍNTESE DE BIODIESEL ........................................................................................... 19

6 CONCLUSÃO ............................................................................................................. 26 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 27

6

1 INTRODUÇÃO

Com a crescente preocupação ambiental, algumas fontes de energias renováveis vêm

sendo estudadas para aos poucos irem substituindo o óleo diesel, que é um combustível que

gera maior parte da poluição por causar a emissão de certos poluentes em maiores

quantidades (KRAUSE, 2008). Dentre as diversas fontes de energias renováveis existentes,

uma que vem se destacando é o biodiesel, que embora apresente uma emissão de NOx na

atmosfera ao ser submetido à combustão, ele libera menos CO2 se comparado ao óleo diesel, o

que torna seu uso mais vantajoso (MATA et al., 2011; ATABANI et al., 2012).

Atualmente, no Brasil, a matéria-prima mais utilizada para a produção de biodiesel é

o óleo de soja por fornecer ao biocombustível melhores qualidades em seus parâmetros físico-

químicos em comparação às produções de biodiesel feitas a partir de outros tipos de óleos

(HIRAKURI et al., 2010). A segunda matéria-prima que mais se destaca é o sebo bovino, que

é produzido em larga escala, tem baixo custo no mercado e as suas vantagens em relação aos

óleos vegetais é a não utilização do mesmo no setor alimentício (HIRAKURI et al., 2010;

MATA et al., 2011).

Para a produção de biodiesel é realizada uma alcoólise de lipídios, onde triglicerídeos

são transformados, via catálise homogênea, heterogênea ou enzimática, em ésteres de alquila

tendo glicerol como subproduto (GRABAUSKAS, 2013; MYTHILI, et al, 2014). Com a

finalidade de se controlar a produção de biodiesel, alguns padrões relacionados às

características físico-químicas do produto foram estipulados a partir de normalizações. Tais

características devem ser analisadas obedecendo os métodos de análise mais recentes (ANP,

2014).

A utilização do óleo vegetal ou da gordura animal de forma bruta na produção de

biodiesel pode causar um menor rendimento na reação (LOBO; FERREIRA; CRUZ, 2009).

Para que não tenha um baixo rendimento são utilizadas algumas técnicas de purificação

desses óleos ou gorduras antes de se realizar a reação de transesterifcação, como por exemplo,

a extração líquido-líquido, que se baseia no fenômeno de transferência de massa e tem por

objetivo promover a desacidificação dessas matérias-primas (GRABAUSKAS, 2013;

GEANKOPLIS, 1993).

7

2 OBJETIVO

O presente trabalho teve como objetivo principal utilizar o método de extração

líquido-líquido para desacidificação do óleo de sebo bovino para posterior produção de

biodiesel a partir de uma reação de transesterificação na presença de um catalisador

homogêneo básico.

2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Avaliar o índice de acidez presente no sebo bovino;

- Determinar uma metodologia de extração líquido-líquido para reduzir a sua acidez;

- Realizar uma reação de transesterificação utilizando o sebo bovino desacidificado com

etanol anidro, utilizando hidróxido de potássio como catalisador;

- Analisar as características físico-químicas do produto final.

8

3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

3.1 BIODIESEL

Segundo a ANP (2014), o biodiesel pode ser definido como um “combustível

composto de alquil ésteres de ácidos graxos de cadeia longa, derivados de óleos vegetais ou

de gorduras animais”.

Os óleos vegetais utilizados para produção de biodiesel são provenientes de: soja,

canola, girassol, pinhão-manso, palma, mamona, babaçu, amendoim, algodão e dendê

(HIRAKURI et al., 2010; WUST, 2004). Além dos óleos vegetais, há também a produção

realizada a partir de gorduras animais, sendo elas: gordura de frango, sebo bovino e banha de

porco (HIRAKURI et al., 2010; MATA et al., 2011).

Os óleos ou gorduras são submetidos a uma reação de transesterificação, que ocorre

entre álcool e triglicerídeos, caracterizada pela quebra das moléculas dos triglicerídeos,

formando assim uma mistura de alquil ésteres que passa por um processo de separação e de

purificação para que se obtenha o biodiesel. Essa reação deve ocorrer na presença de

catalisador, que pode ser homogêneo (ácido ou básico), heterogêneo ou enzimático, e tem

como subproduto o glicerol (MYTHILI et al, 2014), como mostra a reação representada na

Figura 1.

Figura 1 – Reação de transesterificação.

Fonte: Lobo, Ferreira e Cruz (2009).

9

Industrialmente o catalisador mais utilizado é o catalisador básico, geralmente

hidróxido de sódio ou de potássio, por apresentar um baixo custo e um rendimento que

satisfaz as produções desejadas (HIRAKURI et al., 2010). O metanol possui vantagens em

sua utilização por conferir ao processo um menor tempo de reação e possibilitar uma melhor

separação entre as fases do produto, porém tal reagente possui uma alta toxidade. Por outro

lado, o etanol além de alcançar uma maior taxa de solubilização dos óleos, possui baixa

toxidade se comparado ao metanol, fazendo com que sua utilização seja implementada

quando seu custo não represente algo crítico para a produção (YUSOFF; XU; GUO, 2014).

3.2 SEBO BOVINO

O sebo bovino é a segunda matéria-prima mais utilizada para produção de biodiesel

no Brasil, como pode ser observado na Figura 2 (ANP, 2014). Esse cenário pode ser

explicado pela grande criação de gado no Brasil, além do fato do sebo bovino não ser

utilizado no setor alimentício e possuir um baixo custo, favorecendo assim a sua utilização em

tal processo (MATA et al., 2011).

Figura 2 – Matérias-primas utilizadas na produção de biodiesel.

Fonte: ANP (2014).

Outra importante característica do sebo bovino que faz com que ele seja utilizado

para a produção de biodiesel é por ele apresentar uma maior quantidade de cetano

(hexadecano) em sua composição, o que gera uma maior combustão se comparado aos óleos

10

vegetais (CORRÊA; MAZIERO; STORINO, 2011). Por ser um ácido graxo saturado, o sebo

leva um tempo maior para sofrer oxidação. No entanto, essa saturação causa a formação de

névoa, o que leva ao entupimento de tubos na produção industrial pelo fato do sebo se

cristalizar a temperaturas baixas. A Tabela 1 relaciona os ácidos graxos presentes no sebo

bovino, onde se observa que o ácido graxo predominante no sebo bovino, como na maioria

dos óleos e gorduras, é o ácido oleico (GASPARINI, 2010).

Tabela 1: Ácidos graxos componentes do sebo bovino

Ácido graxo Número de carbono %

Ácido miristico (C14:0) 2-7

Ácido palmítico (C16:0) 25-37

Ácido esteárico (C18:0) 10-34

Ácido oleico (C18:1) 14-50

Ácido linoleico (C18:2) 26-50

Fonte: GASPARINI (2010).

3.3 PURIFICAÇÃO DE ÓLEOS E GORDURAS COM ELEVADA ACIDEZ

Com a finalidade de obter uma matéria prima com baixa acidez e sem impurezas,

alguns processos de purificação ou refino podem ser empregados, como por exemplo, o refino

físico e químico (MOTA et al., 2010). Nesses processos, a etapa mais importante é a de

desacidificação da matéria-prima (PAUCAR-MENACHO et al., 2007).

No refino físico, a etapa de desacidificação consiste num processo físico, geralmente

destilação, onde os ácidos graxos livres são separados baseando-se em sua volatilidade

(PAUCAR-MENACHO et al., 2007). Esse tipo de purificação é muito utilizado em óleos de

alta acidez, mas possui alguns inconvenientes, por necessitar de condições extremas de

temperatura e pressão, o que pode afetar a qualidade do produto, como por exemplo, na sua

estabilidade oxidativa (MOTA et al., 2010).

A etapa de desacidificação no refino químico ocorre pela adição de um álcali que

promoverá a neutralização dos ácidos graxos livres ocorrendo a reação de saponificação

(TORREZAN, 2014). Atualmente, o refino químico é o mais utilizado industrialmente por

existir um maior conhecimento a seu respeito, porém sua aplicação é destinada principalmente

11

aos óleos com baixa acidez o que é considerado uma desvantagem, por causar uma grande

perda do óleo neutralizado ao submetê-lo ao processo de centrifugação para separação

(TORREZAN, 2014).

Uma outra técnica utilizada na desacidificação de óleos e gorduras é a extração

líquido-líquido, que contribui para a minimização dos problemas encontrados no refino físico

e no refino químico. A extração líquido-líquido é realizada em temperatura e pressão

ambiente, necessita de menos energia se comparada ao refino físico e tem a vantagem de

diminuir as perdas relacionadas ao refino químico (MOTA et al., 2010). O solvente que mais

se destaca nesse processo é o etanol anidro. No processo de extração líquido-líquido, o óleo

(ou gordura) é considerado uma mistura binária, onde os triglicerídeos atuam como diluente e

os ácidos graxos são considerados solutos. Assim, o solvente é adicionado para que ocorra a

desacidificação do óleo (GRABAUSKAS, 2013).

3.4 EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO

O processo de extração líquido-líquido é uma operação unitária baseada na separação

de fases, onde um solvente é adicionado a uma mistura com a finalidade de extrair a maior

quantidade possível do composto desejado, sendo este denominado de soluto. Este processo

pode ser utilizado para separação de misturas ou para purificação de determinadas

substâncias. Considerando uma mistura inicialmente binária, contendo um diluente e um

soluto, a extração ocorre baseando-se na diferença de solubilidade existente do soluto em

relação ao solvente (líquido adicionado à mistura inicial) e em relação ao diluente

(GEANKOPLIS, 1993).

A razão de equilíbrio ou coeficiente de partição (K), está diretamente ligada à

eficiência da extração líquido-líquido, onde quanto maior o K, maior será a eficiência da

extração, ou seja, maior será o rendimento relacionado a esse processo. Tal parâmetro

também é utilizado para a escolha do solvente a ser utilizado, onde o solvente que apresenta

um maior coeficiente de partição, ao ser analisado em conjunto com a solução inicial, indicará

uma boa eficácia ao processo de extração a ser realizado (DIAS; COSTA; GUIMARÃES,

2004; FRANK et al., 2008). O K pode ser obtido pela Equação 1.

12

(1)

Onde CA é a concentração do soluto presente no extrato e CB é a concentração do soluto

existente no rafinado.

A extração pode ocorrer de forma concorrente, onde o solvente e a mistura original

entram no mesmo sentido na coluna de extração, ou de forma contracorrente, onde eles

entram em sentidos opostos na coluna de extração. Como resultado, a extração líquido-líquido

forma duas fases, uma rica no solvente (extrato) e outra rica no diluente (refinado, rafinado ou

resíduo) (FRANK et al., 2008; GEANKOPLIS, 1993).

13

4 MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 MATERIAIS

Os reagentes e equipamentos utilizados para desacidificação do sebo e para a síntese

de biodiesel estão listados abaixo.

Sebo bovino adquirido na empresa Aroma’s Indústria e Comércio Ltda.;

Álcool Etílico Anidro (Etanol anidro) P.A. – Synth;

Éter Etílico, P.A. – Isofar Indústria e Comércio de Produtos Químicos;

Álcool Etílico absoluto, P.A. – Sciavicco Comércio e Indústria Ltda.;

Hidróxido de Potássio 0,01M (Padronizado);

Biftalato de Potássio, P.A. – Isofar Indústria e Comércio de Produtos

Químicos;

Hidróxido de Potássio P.A. – ACS – Dinâmica Química Contemporânea Ltda.;

Fenolftaleína, P. A. – Isofar Indústria e Comércio de Produtos Químicos;

Reator de extração – Prof. Dr. Marlus Pinheiro Rolemberg;

Agitador magnético com aquecimento HX 114 – Nova Ética;

Banho ultratermostático SL 152/18 – Solab;

Estufa com circulação e renovação de ar SL 102/221 – Solab;

Centrífuga NT 810 – Nova Técnica.

4.2 MÉTODO EXPERIMENTAL

4.2.1 Desacidificação do sebo bovino por meio de extração líquido-líquido

Para desacidificação do sebo bovino foi utilizado um reator de extração encamisado

onde foram adicionados sebo bovino e etanol anidro na proporção mássica de 1:1

(GRABAUSKAS, 2013). O sistema foi submetido à agitação com o auxílio de um agitador

magnético durante o período de 15 minutos. Após agitação a solução foi deixada em repouso

por um período de 24 horas, ao fim desse período, o extrato (ácidos graxos livres mais etanol

14

anidro) foi descartado e o rafinado (sebo desacidificado mais ácidos graxos livres

remanescentes) foi armazenado.

Durante todo esse processo o sistema foi mantido aquecido à temperatura de 60°C

por meio de água aquecida no banho maria e distribuída em cada reator por meio de

bombeamento. Isso foi necessário uma vez que o sebo bovino é sólido em temperatura

ambiente (temperatura de fusão na faixa de 40 a 45°C) e para tal procedimento a matéria

prima deveria ser líquida (BARROS; JARDINE, 2014). O aparato experimental utilizado na

extração está representado na Figura 3.

Figura 3 – Aparato experimental utilizado na desacidificação do sebo.

4.2.2 Reação de transesterificação

Em um balão de fundo redondo de 250 mL foram adicionados 150 g de sebo bovino

desacidificado; esse balão foi imerso parcialmente em um béquer contendo água para que a

temperatura do sistema pudesse ser mantida em 50°C. O aquecimento ocorreu a partir de um

agitador magnético com aquecimento. O catalisador utilizado foi o hidróxido de potássio

(KOH) 1,0% em relação à massa de sebo utilizada. Em um Erlenmeyer foram adicionados

KOH e etanol anidro, onde a quantidade de etanol adicionada obedeceu a proporção molar de

6:1 em relação ao sebo bovino desacidificado. Esse sistema contido no Erlenmeyer

permaneceu sob agitação até o catalisador se dissolver completamente. Após a dissolução

completa do KOH e assim que o sebo bovino desacidificado contido no balão alcançou a

temperatura de 50°C, a solução alcóolica de KOH foi adicionada ao balão, iniciando-se a

reação por um período de 30 minutos sob agitação magnética.

15

Para efeito de comparação, foram realizados dois processos de transesterificação

utilizando o sebo bovino desacidificado e o sebo bovino sem a desacidificação, ambos

obedecendo ao mesmo procedimento experimental. O aparato experimental está representado

na Figura 4.

Figura 4 – Aparato experimental utilizado na síntese de biodiesel de sebo bovino.

4.2.3 Purificação do biodiesel

Após finalizada a reação de transesterificação o meio reacional foi transferido para

um funil de separação para que pudesse ocorrer as separação das fases. Depois foi realizada a

separação por meio da centrífuga e por último foram realizadas lavagens com água destilada,

adicionando aproximadamente a mesma quantidade de líquido obtido após a centrifugação.

4.3 MÉTODO ANALÍTICO

4.3.1 Determinação do índice de acidez e ácidos graxos livres

O teste de acidez foi realizado pelo método AOCS Cd 3d-63, recomendado pela

AOCS (AMERICAN OIL CHEMISTS’ SOCIETY, 2004).

16

O índice de acidez (IA) é determinado por meio da quantidade de hidróxido de

potássio, em miligramas, utilizada para neutralizar os ácidos graxos contidos em um grama de

gordura ou óleo. O IA pode ser definido também como a porcentagem em massa de ácidos

graxos livres (%AGL) em relação a um ácido graxo específico.

Para encontrar o IA pesou-se 2,0 g da amostra de sebo bovino Erlenmeyers de 125

mL. Preparou-se uma mistura de álcool etílico e éter etílico na proporção de 2:1 em volume.

Adicionou-se 25 mL desta mistura em cada Erlenmeyer. Posteriormente, titulou-se a solução

com hidróxido de potássio, 0,01 M, previamente padronizado com biftalato de potássio.

O IA e %AGL para sebo bovino podem ser obtidos a partir da Equação 2, em mg

KOH/g e da Equação 3, em porcentagem de ácidos graxos livres, respectivamente.

(2)

(3)

Onde, Cbase (M) é a concentração de hidróxido de potássio utilizada na titulação,

Mbase (g/mol) é a massa molecular de hidróxido de potássio, Mácido graxo (g/mol) é a massa

molecular do ácido graxo predominante, mamostra (g) é a massa de amostra que será pesada,

Vamostra e Vbranco é o volume de hidróxido de potássio gasto na titulação da amostra e da

solução em branco respectivamente. Para o cálculo do IA a unidade dos volumes foi mL, já

no calculo da %AGL a unidade utilizada foi L.

17

5 RESULTADOS E DISCUSSÃO

5.1 DESACIDIFICAÇÃO DO SEBO BOVINO

Por ser sólido à temperatura ambiente, após ser pesada a massa necessária para a

extração, o sebo foi colocado em estufa a 100°C para completa fusão. A Figura 5 mostra o

sebo à temperatura ambiente (a) e após ser fundido (b).

Figura 5 – Sebo bovino bruto a) sólido e b) líquido.

O etanol anidro foi adicionado ao sebo fundido numa proporção mássica 1:1 e o

sistema foi transferido para o reator de extração. O sistema ficou sob agitação por 15 minutos

a uma temperatura de 60°C, conforme mostra a Figura 6.

Figura 6 – Agitação da solução de etanol anidro mais sebo bovino.

Ao fim do tempo determinado para a agitação o sistema foi deixado em repouso

durante 24 horas para que ocorresse a separação das fases, conforme mostra a Figura 7. A fase

18

superior denominada extrato continha etanol anidro e ácidos graxos livres (AGL) e a fase

inferior denominada rafinado, continha sebo e AGL ainda presentes na matéria prima.

Figura 7: Separação das fases no processo de extração.

Depois da separação das fases o extrato foi descartado e o rafinado foi recuperado e

armazenado para ser utilizado na síntese de biodiesel e para a determinação do índice de

acidez.

Segundo Geankoplis (1993), quanto maior o coeficiente de partição (K) mais

eficiente é a extração, ou seja, uma boa extração ocorre quando uma maior concentração de

soluto é encontrada no solvente se comparada com a concentração de soluto existente no

diluente. Cada tipo de solvente utilizado para extração de ácidos graxos livres de óleos e

gorduras está relacionado com um valor de K. A escolha do etanol anidro para a

desacidificação do sebo bovino foi baseada na literatura, onde testes experimentais

comprovam que tal solvente apresenta um maior coeficiente de partição se comparado a

outros álcoois (GRABAUSKAS, 2013; BATISTA, 2001).

Essa extração se torna possível pela afinidade existente entre o etanol anidro e os

AGL ser maior que a afinidade existente entre o sebo e os AGL. Isso acontece por causa da

polaridade dessas substâncias, o etanol e os AGL são substâncias que apresentam maior

polaridade, enquanto o sebo se apresenta de forma predominantemente apolar, então de

acordo com a regra de semelhante dissolve semelhante, o solvente em questão consegue

extrair os AGL da matéria prima.

19

5.2 ÍNDICE DE ACIDEZ

O índice de acidez e a porcentagem de ácidos graxos livres presentes no sebo bovino

desacidificado e no sebo bovino bruto foram determinados e estão descritos na Tabela 2. O

ácido oleico foi considerado o ácido graxo predominante do sebo bovino (GASPARINI,

2010), assim a massa molar utilizada nos cálculos foi de 282 g/mol.

Tabela 2: Índice de acidez (IA) e porcentagem de ácidos graxos livres (%AGL)

Sebo bovino desacidificado Sebo bovino

IA (mgKOH/g) 3,5009±0,0002 7,1153±0,0004

%AGL 1,86 3,59

Os valores de IA e %AGL do sebo desacidificado e do sebo bruto se apresentaram de

forma elevada. Outros processos de desacidificação do sebo bovino estão descritos na

literatura, como por exemplo, o tratamento via éter de petróleo e o tratamento via bicarbonato

de sódio (FERREIRA; PEREIRA; OLIVEIRA, 2014). Esses processos também são utilizados

para que se possa ter uma boa condição da matéria-prima para a produção de biodiesel. Entre

os dois processos citados, resultados melhores estão sendo obtidos pelo tratamento via

bicarbonato de sódio que conseguiu reduzir a acidez do sebo bovino em cerca de 17%

(FERREIRA; PEREIRA; OLIVEIRA, 2014). Esses dados demonstram que o processo de

extração utilizado nesse trabalho é favorável, uma vez que conseguiu reduzir cerca de 50% da

acidez do sebo bovino.

5.3 SÍNTESE DE BIODIESEL

A Figura 8 mostra os períodos que caracterizam o a) início, a b) metade e o c) final

do período da reação de transesterificação do sebo bovino desacidificado.

20

Figura 8 – Reação de transesterificação – sebo desacidificado.

Para efeito comparativo a reação de transesterificação com o sebo bovino bruto foi

realizada obedecendo às mesmas quantidades de reagentes e catalisador empregados na

reação com o sebo desacidifcado. A Figura 11 representa o a) início, o b) meio e o c) final do

período de reação de transesterificação do sebo bovino bruto.

Figura 9 – Reação de transesterificação – sebo bovino bruto.

Terminada a reação de transesterificação os dois sistemas foram transferidos para

funis de separação para que ocorresse a separação das fases, conforme mostra a Figura 10.

21

Figura 10 – Separação de fases do a) sebo bovino desacidificado e do b) sebo bovino bruto.

Os sistemas foram deixados em repouso durante 24 horas. Após esse período o

sistema contendo sebo bovino bruto adquiriu uma forma pastosa e não houve a separação das

fases, como pode ser observado na Figura 11.

Figura 11 – Sistema contendo sebo bovino bruto após o período de repouso.

O sistema contendo o sebo bovino desacidificado adquiriu uma forma viscosa e

também não houve a separação das fases, como pode ser visto na Figura 12.

22

Figura 12 – Sistema contendo sebo bovino desacidificado após o período de repouso.

Porém como este último se apresentou de forma mais líquida ele foi submetido ao

processo de centrifugação como uma nova tentativa de separar as fases. Obteve-se uma fase

mais sólida e uma fase líquida que estava na parte superior do tubo, a qual foi recuperada,

como mostra a Figura 13.

Figura 13 – Líquido recuperado na centrifugação após a separação contendo biodiesel (fase

superior) e glicerol (fase inferior).

23

O líquido obtido foi transferido para um funil de separação e lavado com água

destilada e deixado em repouso para separação das fases. O sistema obtido após 24h em

repouso está representado na Figura 14.

Figura 14 – Separação de fases após lavagem.

Após a retirada da água, fase inferior, notou-se que na fase superior formou-se uma

emulsão (Figura 15) que mesmo após passar pelo processo de centrifugação não ocorreu a

separação das fases.

Figura 15 – Emulsão formada após lavagem com água destilada.

24

Uma das possíveis causas de não se ter alcançado o objetivo da obtenção do

biodiesel pode ser a acidez da matéria prima que mesmo reduzida em cerca 50% ainda se

manteve alta. Elevados índices de acidez e impurezas presentes na matéria prima podem

causar um menor rendimento na produção de biodiesel (LOBO; FERREIRA; CRUZ, 2009).

O problema da acidez se mostra claramente ao analisar a tentativa de realizar a

reação de transesterificação com o sebo bovino bruto, que possui elevado índice de acidez.

Pode-se notar que a solução, assim que adquiriu a temperatura ambiente, retornou ao estado

sólido que é a consistência da matéria prima utilizada. Por outro lado o sebo bovino

desacidificado adquiriu maior viscosidade, mas não se solidificou, o que indica que a reação

ocorreu, mas de forma parcial.

ARAÚJO et al. (2014) conseguiu realizar a síntese de biodiesel utilizando o sebo

bovino com acidez de 7,29±0,03 mg KOH/g. Porém a reação de transesterificação foi feita

usando o metanol e a purificação da solução após a reação foi procedida de forma diferente

pois, após a separação e descarte da glicerina, foi adicionado ao biodiesel uma determinada

quantidade de ácido clorídrico e, em seguida, realizou-se lavagens sucessivas com água

deionizada até a completa neutralização. O rendimento obtido por ARAÚJO et al (2014) foi

de 96,26%, considerado um ótimo resultado.

FADHIL (2012) também conseguiu proceder com a síntese de biodiesel a partir do

sebo bovino mesmo com elevada acidez (4,66 mg KOH/g). As condições reacionais e de

purificação foram bem semelhantes às condições adotadas nesse trabalho. Porém o álcool

utilizado foi o metanol. Para efeito de comparação, FADHIL (2012) realizou quatro sínteses

de biodiesel, usando KOH e NaOH como catalisadores nas temperaturas de 32°C e 60°C. Um

melhor resultado foi observado utilizando como catalisador o KOH na temperatura de 60°C,

obtendo um rendimento de 91%. Analisando os rendimentos obtidos por ARAÚJO et al

(2014) e FADHIL (2012), pode-se dizer que provavelmente o uso do metanol propicia

melhores resultados na síntese de biodiesel. Outro ponto observado no teste de FADHIL

(2012) foi que a proporção de catalisador utilizada foi de apenas 0,5% e, mesmo assim, a

reação ocorreu de forma completa, ao contrário do que ocorreu nesse trabalho onde foi

utilizada uma maior quantidade de catalisador, de 1%.

Outra possível causa foi a baixa massa de catalisador empregada, somente 1%, que

pode não ter sido suficiente para obter um alto rendimento. A literatura mostra que a

quantidade de massa ideal para ser utilizada para produção de biodiesel varia de 1,5 a 2,0% de

catalisador (KRAUSE, 2008).

25

Outro fator envolvendo o catalisador é que a massa utilizada deve compensar o nível

de acidez do óleo/ gordura, ou seja, se a matéria-prima apresenta um nível de acidez elevado,

a quantidade de catalisador deve ser maior para que ocorra uma reação completa (ARAÚJO et

al., 2014; FADHIL, 2012). Isso significa que a massa de catalisador pode não ter sido

suficiente para fazer com que a elevada acidez não interferisse na síntese do biodiesel.

Uma terceira causa que pode explicar a dificuldade de purificação do biodiesel foi a

utilização de excesso de água no processo de purificação após centrifugação, o que causou

emulsificação do sistema, pois a água pode ser considerada um agente emulsificante (WUST,

2004). Como observado na Figura 15, a emulsão formada se apresentou de forma estável e

essa estabilidade dificultou a segunda tentativa de separação.

26

6 CONCLUSÃO

O processo de extração líquido-líquido empregado na desacidificação do biodiesel

obteve resultado positivo, pois foi possível reduzir o índice de acidez e o percentual de ácidos

graxos livres presentes no sebo bovino em aproximadamente 50%.

A produção de biodiesel não foi possível devido ao elevado índice de acidez presente

na matéria-prima mesmo após a desacidificação e a possível existência de impurezas, a baixa

quantidade de catalisador utilizada e o excesso de água que pode ter sido empregado na etapa

de purificação.

A fim de aumentar a eficiência do processo de desacidificação do sebo bovino, as

condições de extração podem ser otimizadas variando a proporção de óleo/solvente utilizados

na extração de ácidos graxos livres. Essa variação pode ser estudada de uma melhor forma

tendo como auxílio o diagrama de fases que indica uma proporção onde se obtém uma

extração com maior rendimento, tal diagrama poderia ser construído realizando-se testes de

extração com a matéria-prima e o álcool utilizados.

Com relação à produção de biodiesel, seria interessante aumentar a massa de

catalisador empregado para cerca de 1,5 a 2% a fim de aumentar o rendimento da reação de

transesterificação.

No processo de purificação deve-se atentar para que não seja empregado elevados

volume de água, evitando assim a emulsificação.

Embora não se tenha alcançado o objetivo determinado, o presente trabalho

possibilitou um entendimento sobre processo de extração líquido-líquido e um melhor

entendimento sobre a produção de biodiesel, e sua importância como combustível alternativo.

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