nº25QUÍMICA

Ciências da Natureza e Suas Tecnologias

Professor Roberto Ricelly

O BIODIESEL

O biodiesel é um éster de ácido graxo, renovável e biodegradável, obtido comumente a partir da reação química de óleos ou gorduras,de origem animal ou vegetal, com um álcool na presença de um catalisador (reação conhecida como transesterifi cação). Pode ser obtido também pelos processos de craqueamento e esterifi cação.

O biodiesel substitui, total ou parcialmente, o óleo diesel de petróleo em motores ciclo diesel automotivos (de caminhões, tratores, camionetas, automóveis etc.) ou estacionários (geradores de eletricidade, calor etc.) Pode ser usado puro ou misturado ao diesel em diversas proporções.

O nome biodiesel, muitas vezes, é confundido com a mistura diesel + biodiesel, disponível em alguns postos de combustível.A designação correta para a mistura vendida nesses postos deve ser precedida pela letra B (do inglês, Blend). Nesse caso, a mistura de 2% de biodiesel com o diesel de petróleo é chamada de B2 e assim sucessivamente, até o biodiesel puro, denominado B100.

Processo de fabricação

O biodiesel é produzido a partir de óleos vegetais puros ou usados e de gorduras animais. Tais óleos e gorduras sofrem uma reação com um álcool (etanol ou metano), chamada de reação de transesterifi cação, da qual resultam compostos conhecidos como ésteres de ácidos graxos (etílicos ou metílicos). (Referência 001)

A reação de transesterifi cação

O biodiesel é comumente produzido por meio de uma reação química denominada transesterifi cação. No caso específi co para a reação abaixo, os triacilgliceróis de origem animal/vegetal reagem com o metanol na presença de um catalisador, produzindo o glicerol (subproduto) e o éster metílico de ácido graxo (biodiesel). A reação de transesterifi cação pode ser catalisada por ácido ou base.

OCOR

OCOR

OCOR + 3 H3C OH

OH

OH

OH + 3 RCOO CH3

Metanol versus etanol

No Brasil, atualmente, a vantagem na utilização do etanol para a produção do biodiesel está na grande oferta desse álcool em seu território. Dessa forma, os custos diferenciais de fretes, para o abastecimento de etanol e metanol, em certas situações, poderão ser determinantes na escolha do álcool utilizado. Sob o ponto de vista ambiental, o uso do etanol (obtido a partir de fontes renováveis) leva vantagem sobre o metanol (geralmente, obtido a partir do petróleo), no entanto, é importante considerar que o metanol também pode ser obtido a partir da biomassa.

O uso de etanol

Um mito foi criado quanto à utilização de etanol no processo de transesterifi cação, dizendo que este não pode ser reagente do processo. Essa é uma conclusão incorreta, uma vez que tudo (quantidade de reagente, catalisadores etc.) depende do tipo de tecnologia utilizada.

O emprego de etanol anidro (grau de pureza maior que 99%) é necessário, pois a presença de água na reação de transesterifi cação leva ao surgimento de emulsões.

Fontes alternativas de óleos e gorduras

O biodiesel pode ser produzido a partir de qualquer fonte de ácidos graxos, porém nem todas as fontes de ácidos graxos viabilizam o processo a nível industrial. Os resíduos graxos também aparecem como matéria-prima para a produção do biodiesel. Nesse sentido, podem ser citados os óleos de frituras, as borras de refi nação, a matéria graxa dos esgotos, os óleos ou gorduras vegetais ou animais fora de especifi cação, os ácidos graxos etc. Algas também são uma possível fonte alternativa de óleos.

Separação dos ésteres da glicerina

Após a reação de transesterifi cação, os ésteres resultantes devem ser separados da glicerina, dos reagentes em excesso e do catalisador da reação. Isso pode ser feito em 2 passos.

Primeiro, separa-se a glicerina via decantação ou centrifugação. Seguidamente, eliminam-se os sabões, restos de catalisador e de metanol/etanol por um processo de lavagem com água e borbulhação ou utilização de silicato de magnésio, requerendo este último uma fi ltragem; ou por destilação, que dispensa o uso de produtos químicos para promover a purifi cação.

Vantagens × desvantagens

Prós e contras na produção e no uso do biodiesel:

As vantagens do biodiesel

• É energia renovável. As terras cultiváveis podem produzir uma enorme variedade de oleaginosas como fonte de matéria-prima para o biodiesel.

FB NO ENEM2 FB NO ENEM2

Ciências da Natureza e Suas Tecnologias

• É constituído por carbono neutro, ou seja, o combustível tem origem renovável ao invés de fóssil. Dessa forma, sua obtenção e queima não contribuem para o aumento das emissões de CO2 na atmosfera, zerando, assim, o balanço de massa entre emissão de gases dos veículos e absorção destes pelas plantas.

• Contribui para a geração de empregos no setor primário. Com isso, evita o êxodo do trabalhador no campo, reduzindo o inchaço das grandes cidades e favorecendo o ciclo da economia autossustentável, essencial para a autonomia do país.

• Com a incidência de petróleo em poços cada vez mais profundos, muito dinheiro está sendo gasto na sua prospecção, o que torna cada vez mais onerosos a exploração e o refi no das riquezas naturais do subsolo, havendo, então, a necessidade de explorar os recursos da superfície, abrindo, assim, um novo nicho de mercado e uma nova oportunidade de uma aposta estratégica no sector primário.

• Nenhuma modifi cação, nos atuais motores do tipo ciclo diesel,faz-se necessária para misturas de biodiesel com diesel de até 20%, sendo que percentuais acima de 20% requerem avaliações mais elaboradas do desempenho do motor.

Desvantagens na utilização do biodiesel

• Não se sabe, ao certo, como o mercado irá assimilar a grande quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção do biodiesel (entre 5 e 10% do produto bruto). A queima parcial da glicerina gera acroleína, produto suspeito de ser cancerígeno.

• No Brasil e na Ásia, lavouras de soja e dendê, cujos óleos são fontes potencialmente importantes de biodiesel, estão invadindo fl orestas tropicais que são importantes bolsões de biodiversidade. Muitas espécies poderão deixar de existir em consequência do avanço das áreas agrícolas. Entre as espécies, podemos citar o orangotango ou o rinoceronte de Sumatra. Embora, no Brasil, muitas lavouras não sejam ainda utilizadas para a produção de biodiesel, essa preocupação deve ser considerada.

• A produção intensiva da matéria-prima de origem vegetal leva a um esgotamento das capacidades do solo, o que pode ocasionar a destruição da fauna e da fl ora, aumentando, portanto, o risco de erradicação de espécies e o possível aparecimento de novos parasitas, como o parasita causador da malária.

• O balanço de CO2 do biodiesel não é neutro, se for levada em conta a energia necessária à sua produção, mesmo que as plantas busquem o carbono na atmosfera: é preciso ter em conta a energia necessária para a produção de adubos, para a locomoção das máquinas agrícolas, para a irrigação e para o armazenamento e transporte dos produtos.

• Cogita-se que poderá haver uma subida nos preços dos alimentos, ocasionada pelo aumento da demanda de matéria-prima para a produção de biodiesel. Como exemplo, pode-se citar alguns fatos ocorridos em Portugal, no início de julho de 2007, quando o milho era vendido a 200 euros por tonelada (152 em julho de 2006),a cevada a 187 (contra 127), o trigo a 202 (137 em julho de 2006) e o bagaço de soja a 234 (contra 178). O uso de algas como fonte de matéria-prima para a produção do biodiesel poderia poupar as terras férteis e a água-doce destinadas à produção de alimentos.

Exercícios

• Leia o texto seguinte sobre o etanol, derivado da cana-de-açúcar.

O etanol gera benefícios ambientais desde o momento em que a cana brota no campo, absorvendo a maior parte do gás carbônico gerado em sua produção e em seu consumo. Os dados abaixo são relativos à emissão de CO2 para cada mil litros de etanol produzido e consumido:1. Cultivo e colheita: Tratores, colheitadeiras e insumos agrícolas

emitem gás carbônico (CO2). A colheita manual precisa da queima da palha da cana, que também gera emissões. Emissão total: 2961 kg de CO2

2. Crescimento: A cana é uma “esponja” natural que absorve grandes volumes de CO2 enquanto cresce. Absorção: 7650 kg de CO2

3. Processamento: A fermentação e a queima do bagaço para a geração de energia emitem CO2. Emissão: 3604 kg de CO2

4. Bioeletricidade: O uso do bagaço para a geração de eletricidade e de energia excedente evita as emissões na atmosfera. Emissão evitada: 225 kg de CO2

5. Transporte: O etanol é transportado para os postos de combustível, em caminhões movidos a óleo diesel. Emissão:50 kg de CO2

6. Motor dos automóveis: A queima do etanol gera 1520 kg de CO2.

Balanço fi nal: Emissões geradas (1 + 3 + 5 + 6): 8135 kg de CO2 Emissões reabsorvidas + evitadas (2 + 4): 7875 kg de CO2 Emissões geradas – evitadas: 260 kg de CO2 Emissões com uso equivalente de gasolina: 2280 kg de CO2 No ciclo completo, a emissão de CO2 pelo etanol é 89% menor que a

da gasolina.Texto adaptado da cartilha Etanol: uma atitude inteligente.

Disponível em: http://www.etanolverde.com.brAcesso em: 15 out. 2012.

1. (UFGD-MS) Considerando as características que envolvem a utilização do etanol como combustível citadas no texto, é possível afi rmar que:A) embora a gasolina seja um pouco mais poluente do que o etanol,

seu uso é vantajoso, pois é derivada do petróleo, uma fonte de combustível biorrenovável.

B) no ciclo de produção e consumo do etanol, gera-se mais CO2 do que nas emissões geradas com a queima de gasolina.

C) o balanço fi nal do ciclo de produção e consumo do etanol mostra que a quantidade de CO2 retirada do meio ambiente é maior do que a quantidade gerada.

D) o etanol gerado a partir da cana-de-açúcar pode ser considerado um biocombustível derivado de fonte renovável.

E) a vantagem ambiental do uso de etanol como combustível é muito pequena quando comparada à queima de gasolina.

2. (Udesc-SC) O biodiesel é um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis e pode ser produzido a partir de gorduras animais ou de óleos vegetais. Sabe-se que as gorduras e os óleos são ésteres do glicerol chamados de glicerídeos. A reação geral de transesterifi cação, para a obtenção do biodiesel a partir de um triglicerídeo, é apresentada a seguir.

Linguagens, Códigos e Suas Tecnologias

FB NO ENEM 3

Ciências da Natureza e Suas Tecnologias

H2C

+ H3CHC OH

H2C

O

O

R

O

O

C

O

RC

O

RC

H2C

HC

H2C

OH

OH

OH

+ H3C O R

O

C

Catalisador

Catalisador

Triglicerídeo

Glicerol Biodiesel

Com relação aos seus reagentes e produtos, é correto afi rmar que:A) o biodiesel, formado a partir da reação de transesterifi cação

acima, apresenta a função éter em sua estrutura.B) a hibridização dos carbonos do glicerol e dos carbonos das

carbonilas do triglicerídeo são sp3 e sp2, respectivamente.C) o etanol, que é utilizado como reagente na reação acima,

também é conhecido como álcool etílico.D) a nomenclatura ofi cial para a molécula de glicerol é

1,2,3-trimetoxipropano.E) balanceando corretamente a reação acima, verifi car-se-á

que uma molécula de triglicerídeo formará uma molécula de biodiesel.

3. (Uefs-BA) Uma empresa petrolífera brasileira, em Candeias-BA,tem grande importância para a agricultura familiar baiana, em razão da contratação de mais de 25 mil famílias como fornecedoras de insumo, para a produção de 217 milhões de litros, ao ano, de biodiesel, derivado de óleos de soja e de algodão.

A partir dessas informações e com base nos conhecimentos da indústria química e do petróleo, é correto afi rmar:A) O biodiesel derivado de óleos de soja e de algodão possui

composição química igual ao do obtido a partir dos óleos de mamona e de babaçu.

B) A produção de biodiesel é promissora do ponto de vista ambiental, porque substitui o diesel de petróleo por um recurso natural renovável.

C) O interesse da indústria petrolífera pela produção de biodiesel deve-se à presença de grande teor de hidrocarbonetos no biocombustível derivado de óleos de soja e de algodão.

D) O processo de obtenção de biodiesel envolve uma transesterifi cação entre um éter e um álcool, para produzir outro éter e outro álcool de massas molares menores.

E) As novas tecnologias de produção são bastante auspiciosas porque disponibilizam, no mercado internacional, biodiesel com baixos teores de compostos de enxofre, cada vez menos poluentes.

4. (Unifor-CE) A Primeira Lei da Termodinâmica trata da conservação de energia. A Segunda Lei da Termodinâmica trata da impossibilidade de transferência de calor de uma fonte mais fria para uma fonte mais quente, sem a realização de trabalho. Podemos verifi car a aplicação dessas leis, hoje em dia, na produção de energia por meio de fontes alternativas, sem ocasionar danos ao meio ambiente. Essa busca por fontes alternativas de energia deve-se à escassez das fontes de energia não renováveis. São exemplos de energia não renovável:A) petróleo, solar, carvão, nuclear e biogás.B) petróleo, gás natural, nuclear, biomassa e geotérmica.C) petróleo, carvão, nuclear, bicombustíveis e solar.D) petróleo, carvão, nuclear, gás natural e óleo de xisto.E) petróleo, carvão, geotérmica, óleo de xisto e biomassa.

5. (UFF-RJ) Os triglicerídeos (óleos) fazem parte da biomassa e são comumente conhecidos por produzir biodiesel, porém, ao se efetuar essa transformação, obtém-se também glicerol, que é utilizado para preparar o álcool alílico. Já a celulose pode fornecer o eritrol, que é usado para produzir o di-hidrofurano. Esses produtos são insumos largamente utilizados na indústria química.

CO2 + H2O

OH

OHOH

HO

energia solar

fotossíntesefotossíntese

R1

R1

O

OOO

R1

O

MeO

OHOHOH

OH

O

O

R1O

BIOMASSACelulose

(C6H10O5)n

hidróliseou fermentação

glicerol biodiesel

+

HCOOH230-240 ºC

HCOOH230-240 ºC

álcool alílicodi-hidrofurano

INSUMOSPARA A

INDÚSTRIA

eritrol

óleos

transesterificaçãocom metanol

Conhecendo as propriedades físicas e químicas dos compostos e o esquema apresentado acima, pode-se afi rmar que:A) os insumos são dois alcoóis insaturados.B) a substância com maior ponto de ebulição é a água.C) não é possível realizar uma reação do di-hidrofurano com o

bromo.D) a equação da transesterifi cação está balanceada.E) na síntese do biodiesel, a reação de transesterifi cação pode ser

catalisada por ácidos.

FB no Enem – Nº 24 – Professor: Haroldo Lima1 2 3 4 5D E B D B