Biodiesel de Andiroba

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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DA AMAZNIA

ANDERSON MATHIAS PEREIRA

AVALIAO DO BIODIESEL PRODUZIDO A PARTIR DA TRANSESTERIFICAO ETANLICA DO LEO DE ANDIROBA (Carapa guianensis Aubl.) COM DIFERENTES RAZES MOLARES.

BELM 2009

ANDERSON MATHIAS PEREIRA

AVALIAO DO BIODIESEL PRODUZIDO A PARTIR DA TRANSESTERIFICAO ETANLICA DO LEO DE ANDIROBA (Carapa guianensis Aubl.) COM DIFERENTES RAZES MOLARES.

Trabalho apresentado a Universidade Federal Rural da Amaznia (UFRA) como prrequisito para a obteno do ttulo de Especialista em Produo de Biodiesel. Orientador: Prof. Dr. Luiz Ferreira de Frana

BELM 2009

ANDERSON MATHIAS PEREIRA

AVALIAO DO BIODIESEL PRODUZIDO A PARTIR DA TRANSESTERIFICAO ETANLICA DO LEO DE ANDIROBA (Carapa guianensis Aubl.) COM DIFERENTES RAZES MOLARES.

Prof. Orientador Dr. Luiz Ferreira de Frana

Prof. Dr. Emeleocpio Botelho de Andrade

Prof. Esp. Felipe Jos Soares Bezerra

Prof. Dra. Maria do Socorro Padilha de Oliveira

Belm, 19 de maio de 2009.

AGRADECIMENTOS A Deus. A prof. Ndia e ao prof. Frana pela orientao, compreenso e amizade. Aos colegas Rafael Vitti, Bruno Akio, Evilcio Teixeira, Jos Pedro e Takashi que durante o desenvolvimento da monografia ajudaram dividindo seus conhecimentos. A Renata Lima por toda sua compreenso e apoio no decorrer do curso. A empresa Engefar que cedeu a matria prima. A Incubadora da Universidade Federal Rural da Amaznia pela oportunidade do conhecimento. Em especial a Leiliane Sodr, pessoa fundamental que desde o incio do curso me incentivou e apoiou, pois com seu amor e companheirismo no mediu esforos para me ajudar em todos os momentos, principalmente no desenvolvimento da monografia.

RESUMO

A produo dos steres etlicos atravs da reao de transesterificao do leo de andiroba, utilizando KOH como catalisador, foi estudada atravs de variao na razo molar das duas reaes realizadas, sendo estas 1:9 e 1:6 (leo:lcool). Foram realizadas anlises de teor de gua, viscosidade, densidade, ndice de saponificao e ndice de acidez no leo de andiroba. O ndice de acidez apresentou um valor elevado, sendo assim necessrio neutralizar o leo com uma soluo de hidrxido de sdio. A primeira reao foi conduzida nas seguintes condies: razo molar 1:9, catalisador a 1% em relao massa de leo, temperatura 40 C e tempo de reao de 30 minutos; a segunda difere apenas na relao molar leo/etanol, que foi de 1:6; ambas as reaes foram neutralizadas com cido clordrico. Para avaliar a qualidade do biodiesel produzido foi feito anlise de viscosidade, densidade e ponto de fulgor. O produto da reao com razo molar de 1:9 apresentou valores dentro dos padres estabelecidos pela ANP e na condio de 1:6 o resultado da viscosidade apresentou-se fora dos padres.

Palavras-chave: steres etlicos, controle de qualidade, oleaginosa.

ABSTRACT

The production of ethyl esters through the transesterification reaction of Andiroba oil, using KOH as catalyst, was studied by variation in the molar ratio of the two reactions carried out, being 1:9 and 1:6 (oil: alcohol). Were analyzed for water content, viscosity, density, index and saponification index of acidity in the oil andiroba. The index showed a high acidity, so the oil to neutralize with a solution of sodium hydroxide. The first reaction was conducted under the following conditions: 1:9 molar ratio, catalyst to 1% on the mass of oil, temperature 40 C and reaction time of 30 minutes, the second differs only in the molar ratio oil / ethanol, which was of 1:6, both reactions were neutralized with hydrochloric acid. To assess the quality of biodiesel produced was made analysis of viscosity, density and flash-points. The product of the reaction with molar ratio of 1:9 showed values within the standards established by the ANP and the condition of 1:6 showed the result of the viscosity is outside the standards.

SUMRIO 1. INTRODUO2 REVISO BIBLIOGRFICA 2.1 Biodiesel 2.1.1 Biodiesel no mundo 2.1.2 Biodiesel no Brasil 2.1.3 Aspectos ambientais

7 9 9 9 11 13 14 15 15 18 19 20 21 21 23 23 25 25 25 27 27 27 27 28 28 28 29 29 33 33 33 33

2.1.4 Aspectos sociais2.1.5 Aspectos econmicos 2.2 Transesterificao 2.2.1 Refino do biodiesel 2.3 Matrias Primas 2.3.1 Extrao de leos Vegetais 2.4 Andiroba (Carapa guianensis Aubl.) 2.4.1 Informaes gerais sobre a espcie 2.4.2 Distribuio geogrfica 2.4.3 Descrio botnica 3. MATERIAIS E MTODOS 3.1 Matria Prima 3.2 Neutralizao do leo de Andiroba 3.3 Caracterizao Fsico-Qumica do leo de Andiroba 3.3.1 Propriedades qumicas 3.3.1.1 ndice de Acidez 3.3.1.2 ndice de Saponificao 3.3.2 Propriedades fsicas 3.3.2.1 Densidade 3.3.2.2 Viscosidade 3.3.2.3 Teor de gua 3.4 Reao de Transesterificao 3.5 Caracterizao do Biodiesel 3.5.1 Viscosidade 3.5.2 Densidade 3.5.3 Ponto de fulgor

4. RESULTADOS E DISCUSSO 4.1 Caracterizao Fsico-Qumica do leo de Andiroba 4.2 Qualidade do Biodiesel 5. CONCLUSO

35 35 36 38 39

6. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

1

INTRODUO

Um novo grande choque gerado pelo petrleo est em andamento, agora no mais fundamentado num pretexto puramente poltico e ideolgico, como foram as crises de 1973 e de 1979-80, mas em fatores econmicos, por conta de o consumo mundial de petrleo ter aumentado numa proporo muito maior que o ritmo de produo devido ao grande crescimento da China, da ndia e dos Estados Unidos (SALGADO, 2001). Os pases ricos cientes da iminente escassez do petrleo tentam controlar poltica e militarmente as regies detentoras das maiores reservas. Paralelo a esse contexto, intensificou-se a busca por fontes alternativas de energia, bem como os investimentos em pesquisas orientadas para o desenvolvimento de novas tecnologias para a substituio gradual do petrleo (SILVA, 2005). Mesmo com a quase auto-suficincia em produo de petrleo pela PETROBRS (95% do consumo brasileiro de petrleo suprido), a extrao desse combustvel em territrio brasileiro ainda complicada e custosa, pois as novas bacias petrolferas descobertas situamse em locais de difcil acesso, como por exemplo, no meio do oceano (SILVA, 2005). Esse contexto justifica o interesse do governo brasileiro em retomar as pesquisas sobre fontes renovveis alternativas ao petrleo, com o propsito de integrar as preocupaes sociais e ambientais num plano de desenvolvimento sustentvel que otimize a rentabilidade econmica e a criao de valor. O Brasil, como detentor de enormes quantidades de terras cultivveis e grande produtor agrcola, passa a apostar novamente na utilizao de biomassa como uma opo vivel para a obteno de combustveis (SILVA, 2005). O biodiesel pode ser produzido a partir de diversas matrias-primas, tais como leos e gorduras vegetais, gorduras animais, leos e gorduras residuais, por meio de diversos

processos. Pode, tambm, ser usado puro ou em mistura de diversas propores com o diesel mineral. No Par a diversidade de matrias-primas para a produo de biodiesel bastante ampla, entre as quais est a andiroba (Carapa guianensis), que de uso mltiplo, por exemplo, a madeira utilizada em fabricao de mveis e as sementes para extrao de leo. Alm de suas propriedades medicinais, o leo de andiroba pode ser utilizado para a produo de biodiesel condicionando a participao de agricultores, na disponibilizao do leo, o que consolida um dos objetivos da poltica nacional de produo de biodiesel, ou seja, a insero social. A evoluo tecnolgica nos ltimos anos mostra tendncias para a adoo da transesterificao com metanol e etanol como processo principal para o uso em mistura com o diesel. O biodiesel uma denominao genrica para combustveis e aditivos derivados de fontes renovveis como dend, babau, soja, palma, mamona, girassol, algodo, canola, andiroba entre outras oleaginosas. obtido atravs da reao do leo vegetal com um intermedirio ativo, formado pela reao de um lcool com um catalisador, processo conhecido como transesterificao (PARENTE, 2003). Gorduras animais e leos usados para coco de alimentos tambm so usados como matrias-primas alternativas (HANNA, 1999). O presente trabalho traz a perspectiva do desenvolvimento da utilizao do leo da semente de andiroba para a produo de biodiesel atravs da transesterificao etanlica usando como catalisador o hidrxido de potssio.

2 2.1

REVISO BIBLIOGRFICA Biodiesel

H um consenso comum entre os pesquisadores para a definio de biodiesel, segundo eles, um combustvel renovvel, biodegradvel e ecologicamente correto, constitudo de uma mistura de triacilgliceris com um lcool de cadeia curta, metanol ou etanol (PARENTE, 2003). A Agncia Nacional do Petrleo, Gs Natural e Biocombustveis-ANP tem a sua prpria definio, que utilizada para todos os efeitos legais e de controle de Qualidade. 1- Biodiesel - B100: combustvel composto de lquil-steres de cidos graxos de cadeia longa, derivados de leos vegetais ou de gorduras animais, conforme a especificao contida no Regulamento Tcnico n. 4/2004, parte integrante desta resoluo; 2- Mistura leo/biodiesel B3: combustveis comerciais, compostos de 97%, em volume, de leo diesel conforme especificao da ANP n 07/2008. A definio americana do Biodiesel, aceita pelo National Biodiesel Board-NBB, atravs da especificao ASTM D6751/2002, item 3 , estabelece que: Biodiesel um combustvel composto de mono-aquil-ster de cadeia longa de cidos graxos, derivados de leos vegetais ou gorduras animais, designado B100 (PARENTE, 2003).

2.1.1

Biodiesel no mundo

O processo de industrializao do biodiesel foi iniciado na Europa por volta do incio dos anos 90. Embora tenha sido desenvolvido no Brasil, o principal mercado consumidor do

biodiesel em larga escala a Europa, que atualmente conta com 120 plantas industriais. Alm disso, pases que j integram a Unio Europia e os Estados Unidos j produzem e utilizam o biodiesel comercialmente. Outros pases como Argentina, Austrlia, Canad, Japo, ndia, Malsia e Taiwan, apresent