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Produção de Biodiesel: Cálculo de Massas Moleculares de Óleos Vegetais e Quantidades de Reagentes para Diferentes Razões Molares (óleo:álcool) em Reações de Transesterificação
Dantas, Jorge Aliomar Trocoli Abdon (IC) 1*^ ; da Rocha, Maria da Graça Carneiro (PQ) 1. (^1) Universidade Federal da Bahia, Instituto de Química, Departamento de Físico-Quimica, Rua Barão de Geremoabo, s/n, Ondina, 40170-290, Salvador-Ba, * [email protected]
Resumo Os óleos vegetais são as matérias-primas principais para a reação de transesterificação com álcool, para a síntese de biodiesel, na qual a relação molar óleo- álcool é fundamental. Como as composições desses óleos variam muito, as suas massas moleculares são também distintas. Neste trabalho, um programa de computador foi desenvolvido para calcular a massa molecular destes óleos. O valor obtido pode ser utilizado para determinar as massas e volumes de óleo e álcool necessários em uma reação de transesterificação, em função da relação molar óleo-álcool e de um volume predeterminado de massa reacional. Utilizando a linguagem FORTRAN e compilador Force 2.0, criou-se um programa de interação com o usuário, no qual calcula-se a massa molecular de um óleo desejado, inserindo-se as percentagens dos ácidos graxos que o compõem. Calculam-se então as quantidades das matérias-primas necessárias para a transesterificação, informando-se a massa molecular do álcool, além de suas massas específicas, relação molar e volume total de reagentes. Como exemplo calculou-se a massa molecular do óleo de soja (873,00g/mol), obtendo-se em seguida, para uma reação com etanol em uma relação molar de 1:42 e volume total de reagente 100ml, massa e volume iguais a 56,80g e 72,35ml, e 25,63g e 27,65ml, de álcool e óleo, respectivamente. O programa mostra-se bastante útil e prático na determinação das massas moleculares e quantidades reacionais na transesterificação.
Palavras-Chave: Óleos vegetais, Biodiesel, Transesterificação, Massas Moleculares.
Introdução O biodiesel, mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos, é considerado, atualmente, como uma alternativa energética e provável substituinte do diesel, por se basear em matérias primas renováveis e ambientalmente corretas. O biodiesel tem como uma das principais matérias-primas os óleos vegetais (triglicerídios). Ao reagir uma molécula de triglicerídio, através de uma reação de transesterificação, com três moléculas de álcool, na presença de catalisador, formam-se três moléculas de ésteres alquílicos de ácidos graxos e uma molécula de glicerol, como mostrado na figura 1.
Figura 1. Reação de Transesterificação
Observa-se na figura 1, que os triglicerídios possuem em suas moléculas três radicais. Esses radicais são cadeias carbônicas, saturadas ou insaturadas, que contêm de 6 à 22 carbonos, contribuindo para uma diversidade de massas moleculares dos triglicerídios. Observa-se também, que a reação de transesterificação é uma reação reversível, ou seja, qualquer alteração na concentração de reagentes e/ou produtos fará que o sistema se modifique para entrar em equilíbrio. Como se deseja obter uma maior conversão para um maior rendimento em ésteres alquílicos, aumenta-se a concentração do álcool na reação, o que faz que o equilíbrio se desloque para a formação de produtos tornando a relação molar óleo:álcool uma das variáveis mais importantes da reação. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um programa de computador de interação com o usuário para calcular a massa molecular de óleos vegetais. Este valor é utilizado em uma segunda etapa, para determinar as massas e volumes de óleo e álcool necessários em uma reação de transesterificação, em função da relação molar óleo:álcool e de um volume predeterminado de massa reacional total.
Metodologia Para o desenvolvimento do programa, utilizou-se como linguagem de programação a linguagem FORTRAN, tendo como editor e compilador o software Force 2.0, distribuído gratuitamente. A execução do programa é dividida em duas partes: i) Cálculo de massa molecular do óleo; ii) Cálculo das quantidades de reagentes para uma reação de transesterificação;
Na etapa de cálculo da massa molecular do óleo, têm-se como dados de entrada (valores que devem ser inseridos pelo usuário): nome do óleo e composição do óleo em percentagem de ácidos graxos. Como dados de saída (valores mostrados e calculados pelo programa), têm-se: nome e massa molecular do óleo.
Figura 2.Execução do programa_ Cálculo de Massa Molecular do Óleo
Figura 3.Execução do programa_ Cálculo de Massa Molecular do Óleo (continuação)
Figura 4. Execução do programa_ Cálculo das quantidades de reagentes para uma reação de transesterificação
Como se observa na figura 3, a massa molecular do óleo de soja para a composição dada na tabela 1 é: 873,00 g/mol. Para o óleo de soja, outras relações molares e volumes reacionais diferentes, obtêm- se os dados mostrados nas tabela 2 e 3,
Tabela 2. Quantidades Reacionais para um volume reacional total de 25ml
Álcool Óleo Álcool Óleo 1:6 5,34 16,87 6,80 18, 1:20 10,89 10,32 13,87 11, 1:42 14,20 6,41 18,09 6,
Relação Molar (óleo:álcool
Massa (g) Volume (mL)
Tabela 3.Quantidades Reacionais para um volume reacional total de 100ml
Álcool Óleo Álcool Óleo 1:6 21,36 67,47 27,21 72, 1:20 43,55 41,27 55,48 44, 1:42 56,80 25,63 72,36 27,
Relação Molar (óleo:álcool)
Massa (g) Volume (mL)
