ESTUDO ESTEQUIOMÉTRICO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Ingrid Kimura; Leonardo Ferreira da Rocha Júnior; Luana Soares de Almeida;       Maria Alice Orlando de Carvalho; Rafael Prado Busique; Vinicius Gabriel Cardoso

Orientador: Profa. Rebeca Piumbato Chaparro

FACULDADES OSWALDO CRUZ

Bacharelado e Licenciatura em Química

RESUMO: O biodiesel, com suas vantagens, tem se mostrado uma boa alternativa para a diminuição da emissão de gases que causam o efeito estufa, as chuvas ácidas e outros problemas ambientais. O objetivo deste trabalho é, por meio de revisão de literatura,  estudar através da estequiometria a produção de biodiesel, bem como suas vantagens na substituição ao petróleo. Os resultados obtidos a partir da estequiometria mostram a porcentagem do biodiesel extraído de 1L de óleo de soja. Observou-se que o processo de transesterificação do óleo de soja tem um rendimento maior que o refino de petróleo.

PALAVRAS-CHAVE: Biodiesel, Petróleo, Óleos Vegetais.

1    INTRODUÇÃO

O biodiesel é um combustível renovável, similar ao diesel obtido do petróleo e teoricamente pode ser feito a partir de qualquer óleo de origem vegetal e/ou animal, obtido por meio de transesterificação, no qual ocorre a transformação de triglicerídeos em moléculas menores de ésteres de ácidos graxos. É uma alternativa à substituição parcial ou total dos derivados de petróleo.

O objetivo deste trabalho é estudar a produção de biodiesel, bem como suas vantagens na substituição ao petróleo.

2    CARACTERÍSTICAS DO BIODIESEL

O biodiesel é um combustível renovável para ser utilizado em carros e caminhões com motores a diesel, em qualquer concentração de mistura, derivado de plantas (óleos vegetais, como soja, caroço de algodão, canola, dendê e demais oleaginosas) ou de animais (gordura animal). A produção do biodiesel ocorre através do processo químico que remove a glicerina do óleo, conhecido como transesterificação.

Em relação às agressões causadas ao meio ambiente, o biodiesel é considerado mais seguro que o diesel derivado de petróleo, pois a emissão de gases do biodiesel é menos ofensiva, resultando numa notável redução de odores. Como é oxigenado, ele apresenta uma combustão mais completa e não requer armazenamento especial. Funciona em motores convencionais e aumenta a vida útil destes por ser mais lubrificante. O biodiesel é considerável uma fonte de energia limpa e renovável, não é tóxico e é biodegradável.

3     ASPECTOS AMBIENTAIS RELACIONADOS AO USO DO BIODIESEL

Sabe-se que o aumento da concentração dos gases causadores do efeito estufa, como o dióxido de carbono (CO₂) e o metano (CH₄), tem acarretado sérias mudanças climáticas no planeta e o aumento da temperatura média global. A inserção de combustíveis renováveis precisa ser incentivada para frear as emissões causadas pelo uso continuado de combustíveis fósseis.

A substituição do diesel de petróleo por óleos vegetais transesterificados reduz a quantidade de CO₂ introduzida na atmosfera. A ausência total de enxofre confere ao biodiesel grande vantagem, pois não há qualquer emissão de gases sulfurados, normalmente detectados no escape dos motores a diesel.

4     PRODUÇÃO DO BIODIESEL

A produção do biodiesel dá-se pelo processo de transesterificação, que é a reação de um óleo vegetal com um álcool (metanol ou etanol) na presença de um catalisador (substância que acelera o processo químico), produzindo biodiesel e, como coproduto, a glicerina (produto usado nos sabonetes). O óleo é retirado das plantas e misturado com álcool (ou metanol), estimulado por um catalisador, usado para provocar a reação. O óleo é separado da glicerina e filtrado (Figura 1).

Figura 1- Reação de Transesterificação

Existem muitas espécies vegetais no Brasil que podem ser usadas na produção do biodiesel, como o óleo de girassol, de amendoim, de soja, de mamona, entre outros.

Atualmente 75% da produção brasileira é feita com óleo de soja, 20% com gordura animal e o restante com diversas fontes, como o dendê, o óleo de algodão e a canola. Na fugura 2 tem-se a fórmula estrutural do óleo de soja e na figura 3 a reação de transesterificação.

Figura 2 - Fórmula estrutural do óleo de soja

         

Figura 3 - Reação de Transesterificação do Óleo de Soja

A razão estequiométrica da transesterificação requer três mols de álcool por mol de triglicerídeo, obtendo três mols de biodiesel e um mol de glicerol em uma reação com 100% de rendimento. Sendo assim, temos:

1 mol (C₅₄H₁₀₁O₆) + 3 mol (CH₄O) → 1 mol (C₃H₈O₃) + 3 mol (C₅₄H₁₀₅O₆)

1 mol (C₅₄H₁₀₁O₆) → 3 mol (C₅₄H₁₀₅O₆)

                             

                              845,8g (C₅₄H₁₀₁O₆) → 2549,49g

    Segundo a ficha de registro na CETESB a densidade do óleo de soja é 0,922 Kg.L^-1 e do biodiesel proveniente deste óleo 0,888 Kg.L^-1, chega-se a uma relação em que 1 L de óleo de soja dá origem a 3,11 L de biodiesel, em uma relação com 100% de rendimento, como mostra os cálculos a seguir:

Densidade do óleo de soja = massa do óleo/volume

d = m/v ↔ 0,922 = 845,8g/v

v = 917,4 L de óleo de soja

Densidade do biodiesel = massa do biodiesel/volume

d = m/v ↔ 0,888 = 2549,49/v

v = 2871,0 L de biodiesel

Relação com 100% de rendimento

917,4L óleo de soja   -   2871,0L biodiesel

                                      1L óleo de soja      -        xL biodiesel

        Conforme valores dos volumes acima citados, pode-se chegar a uma proporção de 3,13L de biodiesel produzido com 1L de óleo de soja.

5     CONCLUSÃO

             Conclui-se que através do processo de transesterificação é possível produzir biodiesel podendo- se utilizar diversos óleos vegetais como,  por exemplo, o óleo de soja. Este é uma alternativa à substituição parcial ou total dos derivados de petróleo.
            Através do processo de obtenção de biodiesel, considerando a densidade do óleo de soja a 0,922 kgL^-1 , a densidade do biodiesel proveniente deste óleo a 0,888kgL^-1, consegue-se chegar a partir de 1L de óleo de soja, produzir 3,13L de biodieselem relação a 100% de rendimento.

6           REFERÊNCIAS

CETESB. Ficha de Informação de Produto Químico: ÓLEO DE SOJA. 2015. Disponível em: <http://sistemasinter.cetesb.sp.gov.br/produtos/ficha_completa1.asp?consulta=%D3OLO%20SOJA>. Acesso em: 14 out. 2015.

PETOBRAS. Saiba o que produzimos com cada barril de petróleo. 2014. Disponível em: <http://fatosedados.blogspetrobras.com.br/2014/01/27/saiba-o-que-produzimos-com-cada-barril-de-petroleo/>. Acesso em: 14 out. 2015

SANTOS, R G. BIODIESEL DE SOJA: – PRÁTICA EXPERIMENTAL DE TRANSESTERIFICAÇÃO PARA AS AULAS DE QUÍMICA ORGÂNICA. Disponível em: <http://sec.sbq.org.br/cd29ra/resumos/T2140-1.pdf>. Acesso em: 14 out. 2015

SOUZA, C A . Sistemas catalíticos na produção de biodiesel por meio de óleo residual Disponível em: <http://www.proceedings.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=MSC0000000022006000200040&lng=en&nrm=abn>.  Acesso em: 08 out 2015.