Produção de Biodiesel
1.1 Introdução:
O biodiesel foi introduzido na matriz energética do Brasil em 2005, como potencial substituto do diesel, uma vez que o biodiesel atende aos parâmetros dos motores para diesel, isto é, motores a combustão interna com ignição por compressão. Nesse tipo de motor, apenas o ar entra cilindro, onde, então, é comprimido em altas temperaturas e pressão, quando então o combustível finalmente vaporizado é pulverizado em alta velocidade no ar. Com isso, quando o combustível se mistura com ar, reações químicas espontâneas resultam na ignição espontânea. Para proporcionar uma melhor eficiência do combustível, o tempo envolvido no processo de combustão deve ser precisamente controlado.
1.2 Reagentes e Produtos:
O biodiesel é produzido por meio rotas reacionárias que convertem triglicerídeos em biodiesel por meio da adição de um álcool primário de cadeia curta. Inicialmente, é válido definir o que é cada composto envolvido na reação de síntese de biodiesel.
a) Triglicerídeos: triglicerídeos, ou gorduras, são formados a partir da combinação de glicerol e três moléculas de ácidos graxos, e são utilizados como reagentes para a produção de biodiesel. Esse é o principal constituinte de óleos vegetais e gordura animal. Esses compostos, ricos em triglicerídeos, possuem alta viscosidade e, por esse motivo, não é viável a sua utilização direta nos motores a diesel, uma vez que não viabiliza combustão com rendimento satisfatório, além de diminuir a vida útil do motores.
b) Álcool: álcool é um função orgânica que possui o grupo hidroxila (OH) ligado a um carbono de hibridização sp3. Se a hidroxila está ligada a um carbono primário, dizemos que se trata de um álcool primário. O metanol e o etanol são exemplos de álcoois primários que podem ser utilizados como reagentes na síntese de biodiesel, uma vez que possuem pouco impedimento estérico e, portanto, favorece o rendimento da reação. Se o álcool utilizado for o etanol, há uma contribuição maior com o caráter sustentável, uma vez que o etanol é produzido por meio de biomassa.
c) Glicerol: o glicerol é um subproduto da síntese de biodiesel. Ele é um álcool que possui grande valor comercial, devido a sua aplicabilidade em indústrias farmacêuticas e de cosméticos.
d) Biodiesel: o biodiesel pertence a função orgânica éster e possui uma viscosidade menor do que a de óleos vegetais ou animais, o que, portanto, viabiliza a sua utilização nos motores.
1.3 Rotas de produção do biodiesel
a) Processo de Transesterificação
Essa reação é um tipo de reação de esterificação, porque também produz éster. Nessa reação um éster (éster 1) reage com um álcool e produz glicerol e também um outro éster (éster 2) com propriedades físico-químicas distintas do éster 1.
Essa é uma reação reversível, por isso, a fim de aumentar o seu rendimento, é adicionado álcool em excesso, pois assim, o equilíbrio será deslocado no sentido de síntese de biodiesel.
Além disso, a reação é catalisada por bases, ácidos ou enzimas. Esses compostos funcionam como catalisadores, isto é, substâncias que não são consumidas na reação, isto é, são recuperados ao final do processo, e aumentam a velocidade da reação, uma vez que diminuem a energia de ativação necessária para reação ocorrer.
a.1) Catalisadores
a.1.1) Catalisadores básicos: as principais bases utilizadas são o NaOH (hidróxido de sódio) e o KOH (hidróxido de potássio). Elas garantem um bom rendimento da reação.
a.1.2) Catalisadores ácidos: tem como exemplo o HCl e o H2SO4, os quais garantem um rendimento satisfatório, mas possui alguns problema: o primeiro é em relação a sua recuperação ao final do processo, a qual demanda muita água e a segunda questão é em relação a corrosão dos motores, se ele não for removido do biodiesel, a vida útil do motor é encurtada.
b) Processo de Craqueamento Catalítico
O craqueamento é um processo de quebra também denominado de pirólise, se ele ocorre na presença de catalisadores chamamos o processo de craqueamento catalítico, mas se não tiver catalisadores denominamos de craqueamento térmico. Nesse rota, os triglicerídeos são quebrados em moléculas menores devido ao aquecimento em altas temperaturas e ao final do processo são formados hidrocarbonetos, cetonas, aldeídos e ácidos carboxílicos. Esses compostos oxigenados não são desejáveis, uma vez que contribuem com a corrosão do motor devido à elevação da acidez do produto final. Tais produtos são separados por meio da coluna de destilação, o que viabiliza a remoção desses produtos indesejáveis. Uma das vantagens desse processo é que ele não necessita do álcool, isto é, outro combustível.
1.4 Biodiesel de óleo reciclado
O biodiesel pode ser produzido por meio de óleo residual, porém, é preciso refinar essa matéria-prima de maneira bastante eficiente, uma vez que ele é rico em ácidos graxos livre (o que favorece a formação de sabões) e apresenta a umidade, a qual deve ser evitada na reação de transesterificação. Embora apresente esses fatores, a utilização de óleo residual como matéria-prima para a produção de biodiesel reduziria os problemas relacionados a oferta de matérias-primas para produzir esse biocombustível, além de contribuir com meio ambiente, uma vez que esse óleo será a reaproveitado.
https://proderna.propesp.ufpa.br/ARQUIVOS/teses/Helio.pdf
http://www.tpqb.eq.ufrj.br/download/biodiesel-via-trans-e-hidroesterificacao.pdf