Baixe Relatório prática de Síntese de Biodiesel e outras Manuais, Projetos, Pesquisas em PDF para Química Orgânica, somente na Docsity!
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA
DE MATO GROSSO CAMPUS CUIABÁ - BELA VISTA
CURSO TÉCNICO DE NÍVEL MÉDIO INTEGRADO EM QUÍMICA
ALICE PEREIRA LEITE
CELSO ZANCHET JUNIOR
EMANUEL DICKMANN RODRIGUES
LUCAS BORGES DOS PASSOS
MATHEUS GUILHERME ANTUNES SOARES DOS SANTOS
SÍNTESE DE BIODIESEL A PARTIR DO ÓLEO RESIDUAL DE FRITURA
Relatório apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina de Processos Industriais II do curso Técnico de Nível Médio Integrado em Química do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Estado de Mato Grosso, Campus Cuiabá - Bela Vista. Professor: Jonas Miguel Priebe CUIABÁ 2017
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ............................................................................................ 2
1.1 Biodiesel ............................................................................................... 2 1.2 Metanol ou Etanol ................................................................................ 4 1.3 Catálise Ácida Homogênea .................................................................. 4 2 Objetivo ....................................................................................................... 5 3 materiais e métodos .................................................................................... 5 3.1 Reagentes: ........................................................................................... 5 3.2 Aparelhagens e vidraçarias: ................................................................. 5 3.3 Metodologia .......................................................................................... 6 3.3.1 Produção do biodiesel .................................................................... 6 3.3.2 Purificação do biodiesel.................................................................. 6 4 Resultados e Discussões ............................................................................ 7 4.1 Processo da Catálise Ácida.................................................................. 7 4.2 Purificação............................................................................................ 8 4.3 Rendimento .......................................................................................... 8 4.4 Fração Mássica de Ácido Sulfúrico ...................................................... 9 5 conclusão .................................................................................................... 9 6 Referecial bibliográfico ................................................................................ 9 1 INTRODUÇÃO 1.1 Biodiesel O biodiesel é um combustível ecológico, renovável e que tem como matéria-prima gorduras animais ou óleos vegetais. Estimulado por um catalisador, ele reage quimicamente com álcool e produz energia. Diferentes matérias – primas podem ser usadas para produzir o biodiesel, como sebo bovino ou de frango, além das oleaginosas, como a canola, palma, algodão, amendoim e soja.
A utilização de biodiesel de óleo de fritura é economicamente atraente, pois permite a valorização de subprodutos de atividades agroindustriais, aumenta a arrecadação regional do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Prestação de Serviços (ICMS), aumenta a fixação do homem no campo e de investimentos complementares em atividades rurais. 1.2 Metanol ou Etanol Metanol é obtido principalmente de fontes minerais. No Brasil, o gás metano – que vem em grande medida da Bolívia – tem muita importância para a produção desse álcool. As principais vantagens dele são duas: uma cadeia química curta que permite uma reação mais fácil e eficiente e o fato de o maquinário importado das usinas brasileiras estar mais adaptado ao metanol do que ao etanol. Na rota metílica, há possibilidade de uma retirada mais fácil da glicerina do produto final. Ou seja, hoje no Brasil é mais barato produzir biodiesel a partir do álcool metílico. Etanol utilizado em bebidas alcoólicas e que serve como base para o álcool combustível vendido nos postos de abastecimento no Brasil. Por isso, já tem produção ampla o suficiente para atender às usinas de biodiesel. E mais: é menos tóxico do que o metanol e é considerado ambientalmente mais correto, o que agrada muito do ponto de vista do marketing verde. Por fim, seu preço, ao contrário do que ocorre com o metanol, não depende das variações do mercado oscilante do petróleo. Por tudo isso, a competitividade do etanol, por enquanto, está ao alcance apenas das usinas que têm sua própria produção. Com toda a disponibilidade do álcool etílico no Brasil, podemos afirmar que haverá cada vez maiores avanços na área. 1.3 Catálise Ácida Homogênea A Catálise acida é mais barata em relação à alcalina, entretanto a reação é mais lenta, mas nesse caso pode-se adicionar um catalisador para compensar a velocidade, por sua vez a catalise ácida pode utilizar óleos vegetais brutos, não refinados e óleos de fritura, no qual a matéria-prima é fornecida pelo norte e nordeste do Brasil, as reações de transesterificação e esterificação ocorrem simultaneamente por conta do catalisador acido homogêneo, o processo ocorre em altas temperaturas e na indústria seu processamento é mais sofisticado, apesar de maior custo de energia em relação a catálise básica, a acida não tem problema com a possibilidade de
saponificação no meio da reação, o catalisador pode ser reutilizado, o processo de purificação é mais simples em relação à alcalina, propõe mais facilidade na separação do glicerol, possui um processo contínuo e com menos etapas, o que acarreta na diminuição do custo de produção. 2 OBJETIVO Obter Biodiesel a partir de óleo de fritura através da Catálise Ácida Homogênea. 3 MATERIAIS E MÉTODOS 3.1 Reagentes:
- Óleo vegetal usado;
- Ácido sulfúrico;
- Etanol;
- Água destilada;
- Sulfato de sódio anidro. 3.2 Aparelhagens e vidraçarias:
- Chapa de aquecimento c/ agitação;
- Peixinho;
- Haste universal;
- 1 funil;
- Balão 500 ml;
- Funil de decantação;
- Filtro de papel;
- Béquer 1 l;
- Béquer 600 ml;
- Béquer 150 ml;
- Condensador;
- Enlermeyer;
- Proveta 250 ml;
- Proveta 25 ml;
- 1 Mufa
- 2 garras.
- 2 mangueiras.
Sistema Montado – Etapa Produção de Biodiesel (Figura 1) 4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 4.1 Processo da Catálise Ácida No momento em que é adicionado o ácido sulfúrico, ocorre a protonação do catalisador onde um carbono se transforma em um carbocátion (espécie catiônica do carbono) o que ocasionou na mudança de cor do amarelo para um marrom translúcido. Isso ocorre por consequência do próton H+^ presente no H 2 SO 4 e a carbonila do óleo onde o carbono, se tornando carbocátion, deixa a molécula com maior estabilidade. Esquema reação de protonação Logo em seguida, na adição do etanol, ocorre outra mudança de cor, agora para um amarelo de aparência leitosa, opaca. Nesse processo, de adição do etanol, ocorreu a redução da viscosidade que foi ocasionada pela separação dos ácidos graxos do glicerol. Condensador Balão de Fundo Chato Haste Universal Chapa de Aquecimento com Agitação H +
Após 4 horas de agitação e aquecimento, se observou uma constante mudança de cor e de aparência, indo ao tom de marrom avermelhado e uma translucidez. O resultado final é uma mistura de glicerina e biodiesel que segue para descanso com a finalidade de decantar a glicerina (parte clara) e manter o biodiesel (parte escura) acima. 4.2 Purificação Foram feitas 7 lavagens do biodiesel onde a cada adição de água quente, movimento de 8 e separação das fases, a água apresentava turbidez ao fim do processo. Essa turbidez foi causada por consequência da captura do etanol, da glicerina e do catalisador ainda presente no biodiesel. O objetivo de utilizar água quente é para que não ocorra emulsão. A água da lavagem apresentou pH entre 6 – 7, o ideal seria entre 3 – 4. Apresentando pH entre 6 – 7, se analisa que todo o ácido presente foi retirado na lavagem. Com a adição do sulfato de sódio, ocorre mais uma leve mudança de cor, agora para um caramelo, com precipitado amarelo. O sulfato de sódio é um agente secante que finaliza a captura de água no biodiesel. Ao fim do processo, se observou que houve alterações bem significativas quanto ao produto inicial (óleo residual) e o produto final (biodiesel). Houve alteração total do odor, a cor de amarelo, passou para um caramelo ainda translúcido e a viscosidade reduziu bastante. 4.3 Rendimento Feita a purificação, foi possível obter 124 ml de Biodiesel Etílico, comparado à matéria bruta inicial, uma cor totalmente diferente e com uma viscosidade menor. Utilizando o cálculo de rendimento: é possível se chegar ao resultado de 62%. 62% o rendimento de biodiesel a partir do óleo de fritura. Estequiometria A estequiometria do processo se deve pela seguinte equação:
R
Vbiodiesel
Vóleo
x 100 =
Vbiodiesel = 124 ml Vóleo = 200 ml
%R
COSTA NETO, P. R.; ROSSI, L. F. S.; ZAGONEL, G. F.; RAMOS, L. Z. P. Produção de Biocombustível alternativo ao óleo diesel através da transesterificação de óleo de soja usado em frituras. Quím. Nov. 2000, vol. 23, no. 4, pp. 531-537. ISSN 0100-
APROBIO. Soja é a matéria-prima de 82% do biodiesel produzido no Brasil. Aprobio
- Associação dos Produtores de Biodiesel do Brasil. Disponível em < http://aprobio.com.br/2015/11/24/soja-e-a-materia-prima-de- 82 - do-biodiesel- produzido-no-brasil/>. Acesso em 28/09/2017.
