UNIVERSIDADE DE BRASLIA INSTITUTO DE QUMICA

Christian Robert Reis Brando

UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM DO TEMA BIODIESEL E DAS INTERAES INTERMOLECULARES NO ENSINO MDIO

MONOGRAFIA DE GRADUAO

Braslia DF 2./2007

UNIVERSIDADE DE BRASLIA INSTITUTO DE QUMICA

Christian Robert Reis Brando

UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM DO TEMA BIODIESEL E DAS INTERAES INTERMOLECULARES NO ENSINO MDIO

Monografia de Graduao em Ensino de Qumica apresentada ao Instituto de Qumica da Universidade de Braslia, como requisito parcial para a obteno do ttulo de Licenciado em Qumica.

Orientador: Patrcia Fernandes Lootens Machado Co-Orientador: Paulo Anselmo Ziani Suarez 2./2007

Dedico este trabalho a Deus, a minha me e a todos aqueles que acreditam que a Educao o principal instrumento de transformao social.

AGRADECIMENTOS

Agradeo acima de tudo a Deus que minha Luz e meu amor pela vida. Agradeo a minha me que me apoiou e me apoia sempre em todos os meus projetos de vida. Agradeo a Cynara, Priscila e Flvia pela companhia nas empreitadas gastronmicas; a Slvia pelas badalaes; a Leila por me ouvir reclamar de tudo e de todos e no me deixar desistir de concluir mais esta etapa. Agradeo ao Segan (Bruno), Ga (Gabriel), Lipe (Felipe), Limi (Lidia), Dinho (Edson), Eder pelas horas a fio de diverso nesses anos. Tambm ao Denis, Karla, Thiago Mattos, Thiago Dias, Luciana, Hogla, Rafael, Luciete, Wagner, Renata, Tnia e Ricardo, Ani Ctia, Fernanda e Alexandre pela amizade. No posso deixar de agradecer tambm a Mariana que me ajudou com a paginao da monografia. E por ltimo, mas no menos importante agradeo a meus orientadores. Prof. Patrcia e Prof. Paulo pelos ensinamentos, pacincia e ajuda na concluso deste trabalho.

SUMRIO

INTRODUO 1. TRANSPOSIO DIDTICA E CONTEXTUALIZAO

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2. O BIODIESEL E OS LEOS E GORDURAS

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2.1 Breve Histrico 2.2 Produo de Biodiesel 2.3 Aspectos Ambientais 2.4 Conceitos Qumicos para compreender propriedades de leos e Gorduras

17 18 22 24 34 34 35 39 41 43 44

3. UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM NO ENSINO MDIO3.1 O Material Didtico 3.1.1 O Texto 3.1.2 Os Experimentos 3.2 Como Abordar o tema

CONSIDERAES FINAIS REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

RESUMOEste trabalho tem como objetivo inserir o tema biodiesel no ensino mdio de qumica atravs de um texto didtico, acompanhado de dois experimentos, contendo abordagens scio-cientficas, possibilitando o desenvolvimento de debates relacionados a esses aspectos, entre eles a temtica ambiental. Inicialmente feita uma reviso bibliogrfica sobre transposio didtica e contextualizao, biodiesel e leos e gorduras. Na reviso sobre transposio didtica e contextualizao so apresentadas as idias e conceitos principais relacionadas a essas ferramentas. Sobre o tema biodiesel, feito um breve histrico no Brasil e no mundo, e abordadas definies, formas de obteno, aspectos ambientais propriedades fsico-qumicas e a influncia das interaes intermoleculares. Aps essa reviso, apresentado o material didtico composto de um texto introdutrio acompanhado de dois roteiros

experimentais, assim como algumas sugestes de abordagem do tema, a partir do material apresentado.

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INTRODUOO tema Biodiesel vem sendo bastante estudado nas ltimas dcadas, seja em relao a questes ambientais, scio-econmicas ou tecno-cientficas, como os mecanismos dos processos de produo e a qumica dos materiais. Esta se refere ao estudo das propriedades fsico-qumicas tanto da matriaprima quanto do biocombustvel em si, procurando entender o comportamento desses materiais, suas semelhanas e diferenas. As propriedades fsico-qumicas de importncia bsica em se tratando da qualidade de um combustvel so: a densidade e a viscosidade; e por isso sero tratadas com maior nfase neste trabalho. Para se entender as discrepncias entre as propriedades de leos e gorduras e tambm do biodiesel preciso conhecer bem as foras intermoleculares, pois sero a luz guia para se fazer uma anlise comparativa entre os materiais. O objetivo deste trabalho justamente elucidar esta relao entre as foras intermoleculares e as propriedades fsico-qumicas dos compostos, buscando familiarizar o aluno com a viso microscpica. Para fazer este paralelo, o tema biodiesel foi escolhido como exemplo facilitador, por ser acessvel ao estudante, e de interesse da sociedade como um todo. Portanto, nesta monografia, primeiramente, ser feita uma breve reviso das idias e conceitos relacionados transposio didtica procurando dar maior foco distino entre conhecimento cientfico, escolar e cotidiano. Isso porque o conhecimento escolar um meio de construir e transmitir aos alunos o conhecimento cientfico e, ao mesmo tempo, serve como base para a transmisso/construo do conhecimento cotidiano de uma sociedade. Num

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segundo momento ser apresentado um panorama abordando aspectos gerais sobre o tema proposto. E o terceiro captulo prope um texto didtico, contemplando a situao proposta, acompanhado de dois experimentos que iro auxiliar o professor na tarefa de ajudar o estudante a se apropriar e assimilar os conceitos da Qumica.

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CAPTULO 1 TRANSPOSIO DIDTICA E CONTEXTUALIZAO

As idias referentes Transposio Didtica foram originalmente elaboradas pelo socilogo Michel Verret, em 1975. No entanto, no ano de 1980 Yves Chevallard, matemtico, insere essas idias em um contexto especfico, tornando-as uma teoria e assim pode analisar aspectos relevantes do domnio da Didtica da Matemtica. Ele definiu a Transposio Didtica como sendo um meio de analisar as modificaes que ocorrem no saber construdo pelos cientistas, o chamado Saber Sbio, quando transformado no saber encontrado, por exemplo, nos livros didticos, chamado Saber a Ensinar, e mais importante quando transformado no saber que vivenciado em sala de aula, o Saber Ensinado (BROCKINGTON; PIETROCOLA, 2006). Para Brockington e Pietrocola (2006), de acordo com essa teoria desenvolvida por Chevallard, ao se transpor um conceito de um contexto a outro, ocorrem muitas modificaes. No entanto, todo conceito deve manter semelhanas com as idias existentes originalmente em seu contexto cientfico (pesquisa), mas h a agregao de significados caractersticos do ambiente escolar ao qual ser aplicado. Esse processo transforma o saber, conferindolhe um novo status epistemolgico. Brockington e Pietrocola (2006) afirmam que Chevallard pretendia deixar claro que a transposio no se trata apenas de uma srie de simplificaes dos conhecimentos tirados do meio cientfico e depois repostos no contexto do ensino com o objetivo de permitir sua apreenso pelos jovens. Na realidade, trata se de desenvolver conhecimentos que possam responder a dois

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domnios epistemolgicos diferentes: cincia e sala de aula. importante que o conhecimento escolar esteja fundamentado no conhecimento produzido e j aceito de forma consensual pela comunidade cientfica (o conhecimento cientfico). Para Lopes (1999), a constituio do conhecimento escolar acontece justamente no confronto com os demais saberes sociais. Os conhecimentos cientfico e cotidiano, com contradies, se inter-relacionam com o

conhecimento escolar nas cincias. Isso porque o conhecimento escolar um meio de construir e transmitir aos alunos o conhecimento cientfico e, ao mesmo tempo, serve como base para a transmisso/construo do conhecimento cotidiano de uma sociedade. Alm disso, h um claro distanciamento entre o conhecimento cotidiano e o conhecimento cientfico que acaba sendo disfarado pelo conhecimento escolar. E a que est a grande importncia de se compreender as relaes contraditrias existentes entre as trs instncias de conhecimento, para, atravs da diminuio das dificuldades epistemolgicas, transformar o conhecimento escolar em uma ponte capaz de unir os diferentes saberes. As idias cientficas, que deveriam ser compreendidas como relativas e provisrias, tem sido transformadas em dolos segundo Lopes (1999). Isto , as idias, conceitos e teorias cientficas, na realidade tm sido vistos pela maior parte das pessoas como verdades absolutas e imutveis, ou seja, livres de qualquer inconsistncia ou possibilidade de reelaborao. Para a autora a cincia leva o ser humano a sentimentos e comportamentos contraditrios como fascnio e humilhao, que so caractersticas consideradas normais diante o desconhecido e incompreensvel. E essa situao que aumenta

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preocupao com o processo de ensino-aprendizagem de cincias, uma vez que este deve permitir a formao de cidados mais atuantes e com postura crtica em relao ao meio em que esto inseridos. A formao cultural de cada gerao alcanada com o auxilio da escola, responsvel pelo partilhamento dos saberes sociais adquiridos pelas geraes anteriores. E com base nisso surge uma relao restritiva entre o conhecimento escolar e o conhecimento cientfico, saber historicamente legitimado. As teorias pedaggicas mais tradicionais mostram bem esta restrio do saber escolar. Isso porque essas pedagogias, ao privilegiarem as relaes de dominao econmica, raramente exploram o processo de construo social do conhecimento gerado no ambiente escolar e baseado na cultura ali existente. Com a desvalorizao das particularidades da instituio escolar surge a necessidade de um referencial de conhecimento que configurado como um padro de conhecimento. E a partir desse padro que os demais conhecimentos sero legitimados ou no (LOPES, 1999). Em conseqncia dessa dependncia de um padro, no caso o conhecimento cientfico, surge uma situao preocupante no ambiente educacional que a excluso social. Situao que segundo Lopes (2007) agravada pela no problematizao do prprio conhecimento cientfico. Lopes (1999) cita algumas definies do que seria cincia. Em uma delas a viso cientfica dita possuir trs caractersticas determinantes, sendo que uma dessas delimita a cincia como a representao de uma das diferentes vises da realidade. Uma outra definio citada pela autora fala da necessidade de errar em cincia, uma vez que o conhecimento cientfico construdo justamente quando se corrige um erro. E uma caracterstica

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importante do saber cientfico a sua pretenso de verdade. Assim, as idias cientficas s so tomadas como verdades, mesmo que provisrias, aps exaustivas discusses constitudas entre a razo e a experincia (LOPES, 2007). nessas discusses entre razo e experincia que reside a oposio do conhecimento comum, baseado nas primeiras impresses adquiridas pela experincia vivenciada, em relao ao cientfico. Todavia, segundo Lopes (1999), essa oposio pode gerar resistncia quando tentamos sair do conhecimento comum e desenvolver o pensamento cientfico. O conhecimento comum construdo socialmente, somando-se os conhecimentos utilizados na vida diria e aqueles transmitidos atravs geraes. A funo da escola ento sistematizar o compartilhamento do conhecimento cientfico com o objetivo de aos poucos substituir o conhecimento comum. A opinio e o empirismo fazem parte do conhecimento cotidiano e isso refora a idia de que esse conhecimento seja uma barreira ao conhecimento cientfico. Isso porque os conceitos internalizados empiricamente e as opinies apresentam forte resistncia a mudana, opondo-se assim ao pensamento cientfico que no apresenta tal resistncia e sim um grande carter provisrio. Apesar disso, o conhecimento cotidiano no esttico, mas, permite que o conhecimento cientfico seja lentamente incorporado.Pensar a cincia como conhecimento escolar pens-la como um conhecimento sujeito a condicionantes sociais prprios da esfera escolar, portanto, diferente do conhecimento dos centros de pesquisa e de outros saberes sociais (LOPES, 2007, p.195).

O conhecimento escolar produzido acompanhando a situao poltica, social e at mesmo econmica de uma comunidade em determinado momento

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histrico. E nesse processo de construo nos deparamos com a seleo e organizao dos contedos resultando na segmentao do conhecimento. Lopes (2007) diz que essa organizao deve assegurar a produo, distribuio, acumulao e consumo do conhecimento escolar. Segundo Hist (1980)1, citado por Lopes (1999), as disciplinas escolares correspondem a formas fundamentais de conhecimento geradas nas universidades e que aps uma falsa traduo, so utilizadas no contexto escolar. Lopes (2007) ressalta que os saberes cientficos devem ser traduzidos e (re)construdos, a fim de que se tornem ensinveis e assimilveis pelos/as mais diferentes alunos e alunas. Alm disso, importante analisar o conhecimento escolar produzido em relao ao saber de referncia (o conhecimento cientifico) de forma a saber se h coerncia na constituio do saber a ensinar. E a que, segundo Lopes (2007), o conceito de transposio didtica de Chevallard2 tem lugar. O autor afirma que no s os professores, mas diferentes instncias sociais, agem na transformao do saber a ensinar em um objeto de ensino. Develay3,4, tambm citado por Lopes (2007), completa essas idias incluindo as prticas sociais nos saberes de referncia, relacionando assim a transposio didtica a todas as prticas que modificam esses conhecimentos de referncia. A formao de concepes errneas a respeito da cincia recebe contribuio do conhecimento escolar. Entretanto, Lopes (2007) destaca a1

HIST, Paul. Liberal education and nature of Knowledge. In: Knowledge and the curriculum a collection ofphilosophical papers. London: Routledge & Kegan Paul. 1980. p.30-53. 2 CHEVALARD, Y. La transposicin didctica del saber sbio ao saber enseado. Buenos Aires: Aique, s.d. 3 DEVELAY, M. Delapprentissage lenseignment pour une pistemologie scolaire. Paris: ESF,1995a. 4 ___________. Savoirs scolaires et didqctiques de disciplines - une encyclopdie pour aujourd'hui. Paris: ESF, 1995b.

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necessidade de cuidados especiais ao analisar as diferenas entre o conhecimento escolar e o cientfico:[...] nem sempre as diferenas entre conhecimento escolar e conhecimento cientfico podem ser reduzidas categoria de erro conceitual. Tampouco a identificao de erros [...] no conhecimento escolar faculta concluir que a superao dessas limitaes depende de a escola se dispor a ser [...] uma transmissora do conhecimento cientfico tal qual produzido (LOPES, 2007).

Com o passar do tempo o ensino de cincias vem deixando de ser visto como uma simples transmisso de conceitos para ser compreendido como processo de transformao das concepes prvias dos alunos, normalmente constitudas de representaes errneas ou limitadas quanto explicao da realidade. Enfim, tem-se buscado levar o aluno a uma mudana conceitual, fazendo com que este ento seja capaz de questionar, reconhecer seus equvocos (desconstruo) e, assim, tomar conscincia da sua relao com os seus modelos de explicao da realidade e que ele possa partir da reconstruir outros com base nas novas informaes recebidas. Apesar do surgimento desta nova tendncia, o ensino tradicional, preocupado apenas em passar os contedos, ainda predomina. O uso excessivo de metforas e analogias pelos professores, como tentativa de aproximao entre conhecimento cientfico e o senso comum, ou ainda a m utilizao dessas tcnicas, pode incorrer em distores do conhecimento cientfico. Isso ocorre porque aquilo que foi incorretamente compreendido atravs da analogia vai ser transferido para o objeto de estudo em questo. Alguns erros conceituais podem acabar se difundindo por geraes, devido a todo esse processo de adaptao do conhecimento cientfico. Por isso, a transposio didtica ou mediao didtica uma tarefa de grande responsabilidade e deve-se ter muito cuidado ao realiz-la.

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A escola, como socializadora do conhecimento cientfico, implicitamente, tambm contribui para a construo do conhecimento cotidiano. Mas no se trata apenas de uma instituio socializadora, mas tambm produtora de conhecimento. A escola reelabora e reconstri o conhecimento cientfico para torn-lo compreensvel, a fim de que possa ser trabalhado com alunos da educao bsica. Sendo assim, a mediao didtica no pode ser encarada como um processo de reproduo de conhecimentos, mas sim como uma atividade original de produo (LOPES, 1999). Como citado por Wartha e Faljoni-Alrio (2005), as Diretrizes Curriculares Nacionais para o Ensino Mdio (DCNEM) em seu artigo 9 nos dizem que:[...] na situao de ensino e aprendizagem, o conhecimento transposto de situao em que foi criado, inventado ou produzido e por causa desta transposio didtica deve ser relacionado com a prtica ou a experincia do aluno a fim de adquirir significado.

Sendo assim, a transposio didtica no uma ferramenta nica na transformao do conhecimento. A contextualizao uma forte auxiliar por abordar ensino de Cincias no seu contexto social considerando as influncias econmicas, sociais e culturais. Para Wartha e Faljoni-Alrio (2005) contextualizar o ensino inclui tanto a incorporao de diferentes vivncias como o aprendizado de novas vivncias e mais do que isso contextualizar construir significados que iro incorporar valores, levar compreenso dos problemas que envolvem o indivduo e at facilitar os processos de busca e descoberta. E a busca por significados que faz o aluno perceber a importncia do conhecimento e de seu uso na compreenso dos fenmenos com que se depara no dia-a-dia. Assim,contextualizar o conhecimento no seu prprio processo de produo criar condies para que o aluno experimente a

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curiosidade, o encantamento da descoberta e a satisfao de construir uma viso de mundo e um projeto com identidade prpria. (WARTHA; FALJONI-ALRIO, 2005, p. 44).

E com vistas nestas teorias e conceitos apresentados que sero abordadas, neste trabalho, as interaes intermoleculares (microscpicas) e suas influncias nas propriedades fsico-qumicas de materiais

(macroscpicas). Aqui utilizaremos como exemplo o biodiesel e sua matria prima, os leos vegetais. No entanto, vale lembrar que no se objetiva a formao de pequenos cientistas, mas, apenas esclarecer e enriquecer um pouco mais, as idias que as pessoas tm sobre este assunto ou que necessitam ter para fazer opes conscientes em seu dia-a-dia. Assim, passaremos ento para uma discusso sobre aspectos gerais em relao ao biodiesel e sua matria-prima.

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CAPTULO 2 O BIODIESEL E OS LEOS E GORDURAS

A Revoluo Industrial (sculo XIX) culminou com a diminuio ou at a quase extino da utilizao de fontes de energia renovvel (hidrulica, elica, biomassa entre outras). Apesar de em alguns casos isolados continuarem a usar a energia dos ventos, por exemplo, para mover os moinhos e bombear gua ou ainda utilizarem fornos nas padarias e pizzarias, as fontes renovveis foram substitudas pelo uso do carvo mineral e posteriormente pelos combustveis derivados do petrleo. Comea, ento, a era dos combustveis fsseis (fontes de energia no-renovvel). No entanto, crises de abastecimento de combustveis fsseis tm gerado pesquisas no sentido de substitu-las, total ou parcialmente, por fontes renovveis. Uma proposta foi o uso de leos e gorduras e seus derivados. A seguir, ser feita uma breve discusso a respeito do uso dessas matrias-primas renovveis como fontes de energia.

2.1 Breve histrico

Entre as dcadas de 1970 e 1980, perodo de grave crise no abastecimento de petrleo, foram desenvolvidos no Brasil programas para obteno de combustveis a partir de biomassa. Um exemplo foi o Pr-lcool, que incentivava a substituio do uso da gasolina pelo lcool combustvel, preparado a partir da cana-de-acar. Alm do Pr-lcool, tambm foi criado o Pr-leo com a inteno de substituir o leo diesel por derivados de triacilglicerdeos (leos e gorduras de origem vegetal ou animal). O Pr-lcool

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foi bem sucedido e, hoje, o Brasil possui a maior frota mundial de veculos movidos a lcool, alm de mais de dois milhes de veculos bicombustveis, isto , veculos com motores que aceitam tanto lcool como gasolina. Infelizmente, o mesmo no aconteceu com o Pr-leo (ANFAVEA, 2006). No incio da dcada de 1990, a Europa inicia um programa de uso de steres de cidos graxos derivados de leos ou gorduras, e o nome de biodiesel dado ao combustvel produzido. Alm do bloco europeu, outros pases como os Estados Unidos, Malsia e Argentina continuaram

desenvolvendo tecnologias viveis para produzir combustveis a partir de leos vegetais. Em alguns desses pases, a produo e o uso comercial do biodiesel j uma realidade. Atualmente, muitas pesquisas e testes vm sendo realizados voltados para a produo de biodiesel no Brasil (BRASIL, 2004a). Nosso pas conta hoje com uma capacidade de produo de aproximadamente 1200 milhes de litros (BRASIL, 2007).

2.2 Produo de biodiesel

O biodiesel assim chamado por ser um combustvel que deriva de fontes renovveis e pode ser produzido atravs de diferentes tcnicas. Dentre elas, as mais comuns so: a esterificao, a transesterificao e o craqueamento trmico e/ou cataltico. Tais tcnicas de produo do biocombustvel utilizam como matria prima leos e gorduras de origem animal, como o sebo-de-boi, ou vegetal, como o leo de soja, e at mesmo leo usado para fritura. Para sintetizar este combustvel, podem-se utilizar leos ou

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gorduras extrados de espcies vegetais (nativas ou no) existentes no Brasil, tais como: a soja, o girassol, o dend entre outras (BRASIL, 2004b). De acordo com a Lei n 11097, de 13 de janeiro de 2005, em seu artigo 4, inciso XXV o biodiesel fica definido como um:[...] biocombustvel derivado de biomassa renovvel para uso em motores a combusto interna com ignio por compresso ou, conforme regulamento, para gerao de outro tipo de energia, que possa substituir parcial ou totalmente combustveis de origem fssil.

A Agncia Nacional do Petrleo (ANP), pela Resoluo n 42 da ANP e seus Regulamentos Tcnicos, nos indica que o biodiesel um combustvel composto por mono-alquilsteres de cidos-graxos, derivados de leos vegetais ou de gorduras animais. Os leos e gorduras de origem animal ou vegetal so substncias insolveis em gua formadas por cidos graxos, que so cidos

monocarboxlicos, ou seja, contm apenas um grupo funcional carboxila em sua longa cadeia (Figura 1).O

i

H3C

C

OH

ii

H3C

O C O CH3

Figura 1 - (i) Estrutura de um cido monocarboxlico: em destaque o grupo funcional carboxila; (ii) Estrutura de um mono-alquilster de cidograxo: em destaque o grupo funcional ster. Os cidos graxos de cadeia saturada so predominantes nas gorduras e se apresentam na fase slida temperatura ambiente. J os cidos de cadeia insaturada compem os leos, que se apresentam na fase lquida

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temperatura ambiente (MORETTO; FETT, 1998). A Tabela 1 abaixo traz alguns cidos graxos conhecidos na natureza: Tabela 1 - Alguns cidos graxos conhecidos na naturezacido Graxo Palmtico Esterico Olico Linolico Ricinolico Araqudico Nome Sistemtico Hexadecanico Octadecanico cis-9-octadecenico cis-9,cis-12-Octadecadienico 12-hidroxi-cis-9-Octadecenico Eicosanico Smbolo C16 C18 C18:1(n9) C18:2(n9,12) C18:1(n9):OH(n12) C20 Frmula mnima C16H32O2 C18H36O2 C18H34O2 C18H32O2 C18H34O3 C20H40O2

FONTE: SUAREZ, P. A. Z., Notas do LMC leos Vegetais: extrao e fabricao de biodiesel (2004).

A Tabela 1 relaciona alguns cidos graxos encontrados na natureza, trazendo suas frmulas moleculares e seus nomes vulgares e sistemticos alm de mostrar uma notao simplificada para cada um. Se tomarmos o exemplo do cido ricinolico, o smbolo C18:1(n9):OH(n12) indica que a cadeia do cido contem 18 tomos de Carbono, uma dupla ligao na posio 9 (entre o carbono 9 e 10) e uma hidroxila na posio 12 (substituio no carbono 12). Esta notao utilizada para facilitar a visualizao das estruturas dos cidos graxos. Os cidos graxos podem ser encontrados na natureza como substncia livre, o prprio cido carboxlico, ou esterificado com o glicerol, formando os mono-, di- e tri-glicerdeos (mono- di- ou tristeres formados, respectivamente, por um, dois ou trs grupos carboxilatos ligados a uma nica molcula de glicerol), que so os componentes predominantes dos leos e gorduras comestveis (Figura 2). Podem-se diferenciar os cidos graxos, basicamente, pelo nmero de tomos de carbono presentes em sua cadeia linear e pelo nmero e posio das insaturaes (duplas ligaes) (MORETTO; FETT, 1998).

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a)O R O O R O

O R

OO

b)H3C

OH

Figura 2 - Formas dos cidos graxos na natureza. a) forma esterificada; b) substncia livre. Quando as molculas de triacilglicerdeos dos leos vegetais ou gorduras animais reagem com um lcool (metanol ou etanol), na presena de um catalisador, so formados os mono-alquilsteres, que consistem em um grupo carboxilato ligado a um grupo alquila (metila ou etila) (Figura 3).

O O R O O O R H3C Catalisador O HO OH O CH3

+H3C

R OH

+OH

O

Figura 3 - Reao de transesterificao Esta reao brevemente descrita conhecida como transesterificao e o processo de produo de biodiesel mais utilizado atualmente. Outra forma de se obter biocombustvel o craqueamento ou pirlise, tcnica na qual a biomassa submetida a temperaturas acima de 350 C e as molculas de leo so quebradas, formando principalmente hidrocarbonetos de cadeia longa,

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materiais qumicos estes com propriedades bastante semelhantes s do diesel de petrleo (Figura 4). Este biocombustvel no considerado biodiesel segundo regulamentao da ANP, que apenas considera como biodiesel o combustvel composto de alquilsteres de cidos graxos de cadeia longa. Sendo assim, o combustvel produzido pelo craqueamento ficou denominado como bio-leo. Ainda no h regulamentao da ANP em relao comercializao do bio-leo (BRASIL, 2004c).H3C CH2

+H3C O O R O O R O O O R

CH3

H3C

+ +CH2

O O H

+H2 O CO2 CO

+

+

Figura 4 - Reao de craqueamento e seus produtos. 2.3 Aspectos ambientais

O biodiesel um combustvel de queima limpa e essencialmente isento de compostos sulfurados, nitrogenados e aromticos e, por isso, considerado menos impactante que o diesel de petrleo. O biodiesel permite que um ciclo fechado do carbono seja estabelecido (Figura 5), no qual o CO2 absorvido quando a planta realiza a fotossntese e liberado durante a combusto no motor. Apesar de ser considerado mais limpo que os combustveis fsseis, a

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queima do biodiesel tambm pode provocar um desequilbrio entre o que a planta consome e o que liberado de CO2 com sua combusto. O efeito da maior concentrao de CO2 na atmosfera tambm provocaria um agravamento do efeito estufa, visto que, o acmulo deste gs na atmosfera seria intensificado, provocando um aumento na temperatura mdia do planeta.

(b) (a) Figura 5 - (a) Emprego de combustveis fsseis: produo de poluentes na atmosfera. (b) Emprego de biomassa: ecologicamente correto. Tanto o biodiesel quanto o diesel de petrleo, quando queimam, liberam gases que contribuem para o efeito estufa (CO2). Na produo de CO2, a diferena est nas quantidades que so menores na queima do biodiesel. Visto que, as plantaes de soja e mamona, entre outros vegetais utilizados na fabricao do biodiesel, so capazes de absorver CO2 da atmosfera, levando a um menor impacto ambiental, o que no acontece com a fonte de petrleo. Desde outubro de 2006, a Agncia de Proteo Ambiental Americana (EPA) exige que o diesel comercializado nos Estados Unidos tenha um teor de enxofre limitado a 15 ppm, muito mais baixo que o limite anterior que era de

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500 ppm. A remoo dos compostos sulfurados do leo exigiria um processo tecnolgico difcil e oneroso. Por outro lado, o biodiesel naturalmente pobre em enxofre, ento a adio de biodiesel ao diesel de petrleo diminui o teor de compostos sulfurados no combustvel final (AKERS et al., 2006), minimizando a poluio. Alm disso, o acrscimo de 2% de biodiesel ao combustvel fssil melhora a lubricidade do combustvel, diminuindo, assim, o desgaste tanto do motor quanto do sistema de injeo de combustvel (BUCHOLTZ, 2007). Estudos realizados pela EPA comprovam que a substituio total do leo diesel pelo biodiesel tem como resultado a diminuio das emisses na ordem de 48% de monxido de carbono, 67% de hidrocarbonetos no-queimados, 47% de material particulado e 4,6% de xido de nitrognio, 78-100% de gases do efeito estufa e que as emisses de enxofre so praticamente eliminadas com o uso de biodiesel puro ou B100 (NBB, 2007).

2.4 Conceitos Qumicos para compreender propriedades de leos e Gorduras

De acordo com a matria prima utilizada na produo, o biodiesel pode apresentar propriedades fsico-qumicas distintas, como exemplo o leo de mamona (cido ricinolico) (Figura 6a), que apresenta uma elevada viscosidade em relao s demais oleaginosas devido s foras

intermoleculares presentes. Estas propriedades iro afetar a qualidade do combustvel, pois podem influir em caractersticas como ponto de fulgor, ponto de fuso e viscosidade. A viscosidade do lquido tem um papel importante em seu bombeamento e fluxo no interior dos motores (RODRIGUES et al., 2006).

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Ento, para se produzir um biodiesel capaz de concorrer no mercado nacional e internacional, que v neste combustvel alternativo uma das sadas para a grave crise ambiental que vivemos. faz-se necessrio desenvolver um material com propriedades adequadas. Para isso, o conhecimento de propriedades qumicas, da reatividade, do comportamento frente a materiais diversos do biodiesel imprescindvel. Comecemos pelas foras intermoleculares, que so interaes de natureza eltrica (foras Coulombicas) entre as molculas, ons ou tomos que compem substncias e materiais. Estas foras nada mais so do que o saldo da soma das atraes e das repulses que ocorrem entre tomos. Quando as foras atrativas so mais efetivas ou em maior quantidade que as repulsivas teremos como resultado uma fora de atrao predominante entre os tomos envolvidos (ROCHA, 2001). As ligaes qumicas tambm so foras eletrostticas que geram interao entre os tomos. A diferena entre as foras intermoleculares e as ligaes qumicas est na quantidade de energia envolvida na formao ou na quebra delas. As foras intermoleculares tendem a ser at 50% menos fortes que as ligaes covalentes e inicas, que so capazes de manter os tomos unidos, formando molculas, agrupamentos de tomos ou slidos inicos (RUSSEL, 1994). Dessa forma, necessrio menos energia para vaporizar um lquido do que para quebrar as ligaes covalentes das molculas, visto que para vaporizao h um rompimento nas interaes intermoleculares. Para se vencer as foras de atrao intermoleculares necessita-se de uma quantidade de energia na faixa de 0,5 a 10 kcal/mol, dependendo das molculas e do tipo

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de interao presente, enquanto que para se quebrar uma ligao qumica necessria quantidade de energia entre 50 e 100 kcal/mol (ROCHA, 2001). Sabe-se que existem trs tipos de foras atrativas entre molculas neutras: foras dipolodipolo, de disperso ou de London e de ligao de hidrognio. Todas as foras atrativas so eletrostticas por natureza, envolvendo atraes entre espcies com cargas (plos) positivas e negativas (BROWN, 2005). Muitas propriedades dos lquidos, incluindo viscosidade, tenso superficial, presso de vapor, ponto de fuso e densidade, refletem a intensidade das foras intermoleculares. Por exemplo, uma vez que as foras de interao entre as molculas do cido ricinoleico (Figura 6), componente principal do leo de mamona, so fortes, elas representam um acrscimo maior na dificuldade de escoamento do lquido, o que caracteriza uma maior viscosidade. Isso porque a presena de um grupo hidroxila em sua estrutura provoca fortes interaes do tipo ligao de hidrognio tanto intermolecular quanto intramolecular, pois sua cadeia carbnica relativamente longa (17 tomos de carbono) permite a existncia de tal interao. Quando falamos em fora intermolecular, estamos nos referindo s interaes que ocorrem entre tomos de vrias molculas, podendo estas serem ou no distintas. Enquanto o termo fora intramolecular designa interaes que ocorrem entre tomos de uma nica molcula. Estas interaes dependem da conformao espacial de uma molcula, ou seja, da permissividade estrica, que nada mais do que a possibilidade de uma outra molcula ou tomo se aproximar de determinado stio da molcula. O resultado

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dessas interaes est diretamente ligado com as propriedades fsico-qumica dos leos.HO H3C OH O

AH3C

OH O HO

B

HO

OH O H O H3C OH O

H3C

C Figura 6 - cido ricinolico. a) Estrutura; b) Conformao espacial que permite a ocorrncia de atrao intramolecular (linha pontilhada); c) Esquema de atrao intermolecular. A partir de qualquer leo vegetal possvel obter-se biodiesel, seja qual for a rota de produo (craqueamento ou transesterificao). No entanto, isto no representa uma garantia de comercializao do produto. necessrio antes verificar se o produto atende s especificaes da ANP. Caso no atenda, o produto dever ser rejeitado, a no ser que seja proposta alguma modificao na rota de fabricao que viabilize um produto adequado s normas. Considerando que qualquer modificao efetuada no processo industrial ir onerar mais ainda a produo no interessante trabalhar com matrias-primas que originem um biocombustvel que no obedea, em algum aspecto, s resolues da ANP.

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A Tabela 2 mostra valores de viscosidade e densidade dos leos de mamona, soja, dend e pinho manso. Neste teste, foram utilizados leos comerciais de mamona, dend e soja, ou seja, da mesma forma que os encontramos para o uso domstico. O leo de pinho-manso foi extrado do vegetal e filtrado, sem passar pelo processo de refinamento nas indstrias (RIBEIRO, 2006). Tabela 2 - leos vegetais e suas respectivas viscosidades e densidades Viscosidade a 37,8 C (cSt)* OMe OEt leo 17,02 19,75 285,0 4,08 4,41 36,8 6,25 6,39 43,0 5,80 6,21 31,5 2,5 a 5,5 2,5 a 5,5 Densidade 20 C (g.cm-3) OMe OEt leo 0,9144 0,9095 0,9570 0,884 0,881 0,9140 0,8603 0,8597 0,9155 0,8703 0,8683 0,9082 0,820 a 0,880 0,820 a 0,865

Mamona** Soja*** Dend** Pinho Manso** leo Diesel Interior**** leo Diesel Metropolitano****

*cSt Centistoke ou Stoke (St) - Unidade de viscosidade cinemtica, expressa em cm/s. **Produo de Combutveis lquidos a partir de leos vegetais. MIC/STI: Braslia, 1985. ***Clark, S.J.; Wagner, L; Schrock, M.D.; Piennaar, P. J.; J. Am. Oil Chem. Soc. 1984, 61, 1632. (OBS: Viscosidade a 40 C e Densidade a 15,6 C). ****Portaria ANP N 310, DE 27.12.2001 - DOU 28.12.2001, ratificada na PORTARIA ANP N 162, DE 11.9.2002

A viscosidade e a densidade do leo de mamona so as mais altas dentre as demais oleaginosas testadas, em conseqncia, o biodiesel (ster metlico ou etlico) produzido a partir da mamona tambm apresenta viscosidade e densidade elevadas. Os valores distintos da viscosidade, observados na Tabela 2, justificam-se pelas diferentes foras de atrao das molculas em cada um dos lquidos. Quanto mais fortes forem estas foras, maior ser a viscosidade do lquido. Antes de entrar numa discusso mais detalhada sobre a dependncia destas propriedades em ralao s interaes entre as molculas, preciso entender como cada uma dessas foras de atrao funciona.

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As foras de atrao conhecidas como interaes dipolodipolo ou foras de van der Waals so efetivas to-somente quando molculas polares esto muito prximas, estas foras so divididas em trs tipos: as interaes dipolo permanente-dipolo permanente, as interaes dipolo permanente-dipolo induzido e as interaes dipolo induzido-dipolo induzido. Molculas polares neutras se atraem quando o lado positivo de uma molcula est prximo do lado negativo de outra (Figura 7) (BROWN, 2005).

-

+

-

+

Figura 7- Esquema de como ocorre atrao entre molculas. Quando tomos com diferentes eletronegatividades se ligam de forma assimtrica, h a formao de molculas com dipolos permanentes, ou seja, uma molcula polar, em que uma extremidade ter uma carga parcial lquida positiva e outra extremidade ter carga parcial lquida negativa. Ao se aproximar duas molculas com dipolo permanente elas iro interagir de acordo com a orientao espacial com que se aproximam podendo se atrair ou se repelir. A atrao ocorrer quando as extremidades opostas dos dipolos das molculas se aproximarem (ROCHA, 2001). As molculas com dipolos permanentes podem induzir dipolo em molculas apolares. A nuvem eletrnica da molcula apolar, que se distribui de forma simtrica em torno dos tomos, quando se aproxima da extremidade negativa da molcula polar, se afasta devido repulso entre ela e a carga negativa do dipolo e, assim, a molcula fica polarizada. Ento, as 2 molculas

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passam a se atrair, pois aquela que era apolar encontra-se polarizada (ROCHA, 2001). As atraes e repulses momentneas entre ncleos e eltrons de dois tomos ou duas molculas apolares vizinhas levam formao de dipolos induzidos que se orientam e originam as interaes dipolo induzido-dipolo induzido, tambm conhecidas como foras de disperso (KOTZ; TREICHEL, 1998). Quando um tomo de hidrognio se liga covalentemente a um tomo muito eletronegativo e a um par isolado de eltrons de outro tomo eletronegativo, pequeno, tem-se uma interao de intensidade fraca a moderada conhecida como ligao de hidrognio. A diferena de

eletronegatividade alta desloca a densidade eletrnica para as vizinhanas dos tomos mais eletronegativos (N, O, F) que ficam com cargas parciais negativas e o tomo de hidrognio assume carga parcial positiva (KOTZ; TREICHEL, 1998). Esta interao representada por uma linha pontilhada como pode ser visto no exemplo em que mostrada a ocorrncia de uma ligao de hidrognio dentro da prpria molcula do cido ricinoleico (Figura 6b). Em lquidos as molculas polares esto livres para movimentar-se em relao s outras. Elas estaro ora em uma orientao espacial que resulta em atrao, ora em orientao espacial que resulta em repulso. Duas molculas que se atraem passam mais tempo prximas uma da outra que duas molculas que se repelem. Portanto, o efeito como um todo uma atrao lquida. Para as foras dipolodipolo atuarem, as molculas devem se aproximar com a orientao correta (BROWN, 2005).

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As foras intermoleculares so influenciadas diretamente pelo grau de insaturao e pelo tamanho das cadeias dos cidos graxos, que assim, acabam influenciando tambm as propriedades fsicas e qumicas dos leos e gorduras. A Tabela 3 a seguir traz a composio dos leos de dend, pinhomanso, mamona e soja mostrando o tipo de cido graxo presente bem como a percentagem de cada um. Tabela 3 - Composio de alguns leos vegetaisFonte do leo Dend*

C16 35 16 2

C18 7 5 1

C18:1(n9) 44 44 3

cido graxo (%) C18:2(n9,12) C18:1(n9):OH(n12) 14 35 5 88

C20 1

Outros -

Pinho** manso Mamona* * **

14 4 24 52 6 Soja F. R. Abreu, D. G. Lima, E. H. Ham, C. Wolf, P. A. Z. Suarez; Journal of Molecular Catalysis ** A: Chemical (2003). Produo de combustveis lquidos a partir de leos vegetais. Ministrio da Indstria e do Comercio, Secretaria de Tecnologia Industrial: Braslia DF (1985).

Quando se tem o aumento do nmero de insaturaes (ligaes duplas) na cadeia carbnica de leos e gorduras possvel observar uma diminuio, por exemplo, do ponto de ebulio e da viscosidade desses materiais. Isso ocorre porque h uma diminuio do estado de agregao do material devido diminuio das foras intermoleculares. Alm disso, o grau de insaturao da cadeia influi na forma de apresentao do cido graxo temperatura ambiente. Como j havamos falado anteriormente, as gorduras, que so cidos graxos de cadeia saturada, se apresentam em uma fase slida, enquanto que aqueles que contm ligaes duplas apresentam-se em uma fase lquida (RIBEIRO, 2006). Isso pode ser explicado quando se observa a mobilidade das cadeias carbnicas. As cadeias saturadas so mais maleveis que as insaturadas,

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podendo assim se agrupar mais facilmente e permitindo uma atrao mais efetiva. As cadeias que possuem insaturaes possuem certa rigidez na regio da ligao dupla que impede a movimentao da ligao, impedindo assim uma variao maior da conformao espacial da cadeia. Alm disso, a insaturao gera molculas no lineares (RIBEIRO, 2006). Esta rigidez caracterstica de ligaes mltiplas (duplas e tripas), visto que a interao entre orbitais do tipo p ocorrem acima e abaixo do eixo da ligao. A saturao da cadeia assim como a ausncia de ramificaes na mesma propiciam uma melhor aproximao das molculas, o que facilita o estabelecimento das foras de van der Waals. Com isso, se tem um aumento do estado de agregao das molculas de cidos graxos, e um aumento do ponto de fuso do material. Como as cadeias que tm duplas ligaes no resultam em formas lineares como as saturadas, h menor nvel de agregao das molculas e por isso as foras intermoleculares tero menos intensidade (RIBEIRO, 2006). Estes fatores citados anteriormente tambm interferem diretamente na viscosidade dos leos. A viscosidade torna-se maior com o aumento do tamanho das cadeias dos cidos graxos, isso porque com o aumento das cadeias h uma elevao das foras intermoleculares, j que se tem mais tomos para interagir. Alm disso, quanto maior o tamanho da cadeia carbnica maior ser a possibilidade de entrelaamento das molculas, o que tambm dificulta o escoamento. Pelo contrrio, a viscosidade diminui com o aumento do nmero de insaturaes, pois as insaturaes, como j foi dito, incorrem em uma diminuio das interaes intermoleculares. Isso porque as molculas de

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cadeia insaturada tm maior dificuldade de se aproximarem umas das outras, devido rigidez decorrente da ligao dupla. Em relao densidade dos cidos graxos, com o incremento do nmero de tomos de carbono na cadeia haver um aumento dessa propriedade, justamente por conta do aumento das interaes

intermoleculares, que acarreta uma maior proximidade entre as molculas. Entretanto, a densidade decresce com o aumento do nmero de insaturaes, pelo mesmo motivo que explica o comportamento do ponto de fuso.

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CAPTULO 3 UMA PROPOSTA DE ABORDAGEM NO ENSINO MDIO

O objetivo deste captulo apresentar uma proposta de abordagem no ensino mdio do tema Biodiesel tendo como foco principal as propriedades fsico-qumicas desse biocombustvel e de sua matria prima. Alm de fazer a relao entre essas propriedades e as foras intermoleculares. A proposta consiste em um breve texto introdutrio ao tema acompanhado de um roteiro experimental no qual o aluno possa avaliar comparativamente propriedades fsico-qumicas do biodiesel e de alguns leos vegetais utilizados na produo do biocombustvel. Esse material poder ser utilizado no ensino de qumica de nvel mdio, auxiliando o professor na abordagem de foras intermoleculares, bem como a sua relao com as propriedades fsico-qumicas dos materiais. Alm disso, possvel, a partir do texto, estimular os alunos no desenvolvimento de atitudes e valores crticos com relao ao meio ambiente.

3.1 O Material Didtico O material didtico aqui proposto apresenta um texto contendo um breve histrico do biodiesel, aspectos conceituais de Qumica, alm de abordagens sciocientificas, possibilitando o desenvolvimento de debates relacionados a esses aspectos, entre eles a temtica ambiental. O material contm tambm dois experimentos bastante simples de serem realizados e que podem ser demonstrados pelo professor em sala de aula, se a escola no possuir laboratrio.

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3.1.1 O texto

Histrico A Revoluo Industrial (sculo XIX) culminou com a diminuio ou at a quase extino da utilizao de fontes de energia renovvel (hidrulica, elica, biomassa entre outras). Apesar de em alguns casos isolados continuarem a usar a energia dos ventos, por exemplo, para mover os moinhos e bombear gua ou ainda utilizarem fornos nas padarias e pizzarias, as fontes renovveis foram substitudas pelo uso do carvo mineral e posteriormente pelos combustveis derivados do petrleo. Comea, ento, a era dos combustveis fsseis (fontes de energia no-renovvel). Mais tarde, entre as dcadas de 1970 e 1980, perodo de grave crise no abastecimento de petrleo, iniciaram-se pesquisas no sentido de substitu-lo, total ou parcialmente, por fontes renovveis e assim, foram desenvolvidos programas para obteno de combustveis a partir de biomassa. Um exemplo foi o Pr-lcool, programa brasileiro que incentivava a substituio do uso da gasolina pelo lcool combustvel, preparado a partir da cana-de-acar. O Prlcool foi bem sucedido e, hoje, o Brasil possui a maior frota mundial de veculos movidos a lcool, alm de mais de dois milhes de veculos bicombustveis, isto , veculos com motores que aceitam tanto lcool como gasolina. Alm desse programa, tambm foi criado no Brasil o Pr-leo com a inteno de substituir o leo diesel por derivados de triacilglicerdeos (leos e gorduras vegetais ou animais). Infelizmente, o sucesso deste programa no foi o mesmo obtido pelo Pr-lcool.

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No incio da dcada de 1990, o uso de steres de cidos graxos derivados de leos e gorduras foi proposto tambm na Europa, e o nome de biodiesel dado ao combustvel produzido. Alm do bloco europeu, outros pases como os Estados Unidos, Malsia e Argentina continuaram

desenvolvendo tecnologias viveis para produzir combustveis a partir de leos vegetais. Em alguns desses pases, a produo e o uso comercial do biodiesel j uma realidade. Atualmente, muitas pesquisas e testes vm sendo realizados voltados para a produo de biodiesel no Brasil. Nosso pas conta hoje com uma capacidade de produo de aproximadamente 1200 milhes de litros. Produo do Biodiesel O biodiesel assim chamado por ser um combustvel que deriva de fontes renovveis e pode ser produzido atravs de diferentes tcnicas. Dentre elas, as mais comuns so: a esterificao, a transesterificao e o craqueamento trmico e/ou cataltico. Tais tcnicas de produo do biocombustvel utilizam como matria prima leos e gorduras de origem animal ou vegetal, como o sebo-de-boi, leo de soja, e at mesmo leo usado para fritura. Para sintetizar este combustvel, podem-se utilizar leos ou gorduras extrados de espcies vegetais (nativas ou no) existentes no Brasil, tais como: a soja, o girassol, o dend entre outras. Aspectos Ambientais O biodiesel um combustvel de queima limpa, por ser essencialmente isento de compostos sulfurados, nitrogenados e aromticos e, devido a isso, considerado menos impactante que o diesel de petrleo. O biodiesel permite que um ciclo fechado do carbono seja estabelecido (Figura 1), no qual o CO2

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absorvido quando a planta realiza a fotossntese e liberado durante a combusto no motor. Apesar de ser considerado mais limpo que os combustveis fsseis, a queima do biodiesel tambm pode provocar um desequilbrio entre o que a planta consome e o que liberado de CO2 com sua combusto. O efeito da maior concentrao de CO2 na atmosfera tambm provocaria um agravamento do efeito estufa, visto que, o acmulo deste gs na atmosfera seria intensificado, provocando um aumento na temperatura mdia do planeta.

(b) (a) Figura 1 - (a) Emprego de combustveis fsseis: produo de poluentes na atmosfera. (b) Emprego de biomassa: ecologicamente correto. Tanto o biodiesel quanto o diesel de petrleo, quando queimam, liberam gases que contribuem para o efeito estufa (CO2). No entanto, a produo de CO2 menor na queima do biodiesel. Visto que, as plantaes de soja e mamona, entre outros vegetais utilizados na fabricao desse material, so capazes de absorver CO2 da atmosfera, levando a um menor impacto ambiental, o que no acontece com a fonte de petrleo.

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Propriedades dos leos e gorduras e do biodiesel De acordo com a matria prima utilizada na produo, o biodiesel pode apresentar propriedades fsico-qumicas distintas, como exemplo o leo de mamona (cido ricinolico) (Figura 2), que apresenta uma elevada viscosidade em relao s demais oleaginosas devido s foras intermoleculares presentes. Estas propriedades iro afetar a qualidade do combustvel, pois podem influir em caractersticas como ponto de fulgor, ponto de fuso e viscosidade. A viscosidade do lquido tem um papel importante em seu bombeamento e fluxo no interior dos motores. Ento, para se produzir um biodiesel capaz de concorrer no mercado nacional e internacional, que v neste combustvel alternativo uma das sadas para a grave crise ambiental que vivemos, faz-se necessrio desenvolver um material com propriedades adequadas. Para isso, o conhecimento de propriedades qumicas, da reatividade, do comportamento frente a materiais diversos do biodiesel imprescindvel.HO H3C OH O

Figura 2 - cido ricinolico.

Questes para explorar o texto 1) O que uma fonte de energia renovvel? Cite alguns exemplos 2) O que um combustvel fssil? Cite exemplos 3) O que voc entende por biomassa? 4) Sabendo que leos e gorduras tm composio semelhante qual seria a diferena entre eles?

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5) Cite alguns exemplos de leos e gorduras e classifique-os quanto s sua origem (vegetal ou animal). 6) Quais os principais motivos para o aumento do acmulo de CO2 na atmosfera? 7) Cite algumas conseqncias causadas por este acumulo. 8) Em relao proteo ambiental, explique as vantagens do biodiesel em relao ao diesel de petrleo. 9) Cite os principais processos de obteno do biodiesel e as diferenas na composio dos dois produtos. 10) Quais fatores influenciam nas propriedades fsico-qumicas dos leos, das gorduras e do biodiesel?

3.1.2 Os experimentos Anlise da Viscosidade O objetivo desta prtica avaliar comparativamente a viscosidade dos materiais a partir dos tempos de escoamento. Materiais e Equipamentos Seringas de 10 mL sem agulha Bqueres ou copos Suporte com garra Cronmetro Amostras de leos vegetais (soja, mamona, dend, girassol) Amostras de biodiesel Procedimento

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Retire o mbolo da seringa, tampe a outra extremidade com a ponta do dedo e complete a seringa com uma das amostras lquidas at a marca dos 10 mL. Ento, libere a ponta da seringa e simultaneamente ative o cronmetro. Anote o tempo de escoamento. Repita 3 vezes este procedimento para cada amostra. Anlise da Densidade O objetivo desta prtica avaliar comparativamente a densidade dos materiais considerando a situao de equilbrio/desequilbrio de uma balana de dois pratos. Materiais e Equipamentos Frascos de vidro com massas semelhantes Balana de dois pratos Pipeta ou Proveta Amostras de leos vegetais (soja, mamona, dend, girassol) Amostras de biodiesel Procedimento Em cada frasco, previamente pesado, coloque, com o auxlio de uma pipeta ou proveta, 10mL de uma amostra. Identifique os frascos. Em seguida, coloque as amostras aos pares na balana, um frasco em cada prato. Observe o comportamento da balana. Explorando os experimentos 1) Organize em uma tabela suas observaes do experimento 1. Qual lquido demorou mais a escoar? 2) A proposta do experimento 1 avaliar a diferena de viscosidade atravs do tempo de escoamento dos lquidos, mas o que voc entende por viscosidade?

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2) O tempo de escoamento dos lquidos diretamente proporcional sua viscosidade. Para voc quais so os fatores que interferem nessa propriedade. Como esses fatores vo agir? 3) Os fatores que influenciam a viscosidade so os mesmos para a densidade? Qual a relao deles com esta propriedade? 4) Qual a relao da viscosidade e da densidade com a composio dos materiais? 5) Considerando a estrutura do cido ricinolico (figura 2) e de um alcano de cadeia normal contendo 17 tomos de carbono, por exemplo, qual voc espera ter maior densidade? E viscosidade? Por que? 3.2 Como Abordar o Tema O material didtico apresentado pode ser aplicado em vrios momentos do ensino de qumica, como tema gerador de conhecimento. Considerando os contedos ministrados no ensino mdio, a qumica orgnica aquele em que o material poderia ser mais explorado, o que no exclui sua utilizao em outros momentos como por exemplo na qumica geral quando no estudo das foras intermoleculares e suas influncias nas propriedades dos lquidos, tais como viscosidade, densidade, tenso superficial, ponto de fuso e de ebulio entre outras. Os experimentos tm como objetivo maior fazer que os alunos pensem a respeito das diferenas nas propriedades dos materiais e busquem respostas para as questes que por ventura surjam. Assim, o ideal que o experimento seja realizado primeiramente e somente nas aulas seguintes a teoria que concerne ao tema seria explorada.

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Uma sugesto vlida tambm que antes da aula experimental, os alunos faam uma pesquisa sobre as propriedades em questo (viscosidade e densidade) e tambm sobre as foras intermoleculares.

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CONSIDERAES FINAIS

A aprendizagem de qumica deve ter uma finalidade em si. O aluno precisa perceber que a Qumica est presente direta ou indiretamente naquilo que fazemos no nosso cotidiano. Portanto, a aquisio concreta do conhecimento de suma importncia para o exerccio de seu papel na sociedade. Para isso cabe ao professor, em seu papel de formador, explorar os avanos da tecnologia, relacionando-o com o desenvolvimento do pas e a qualidade de vida na conjuntura atual, contextualizando contedos e conceitos cientficos. Assim, a utilizao de temas geradores de conhecimento no ensino de qumica, como o tema proposto nessa monografia, torna o aprendizado mais efetivamente significativo, fazendo com que o aluno possa relacion-lo a seu cotidiano e permita consolidar a percepo da cincia como uma ferramenta de importncia em sua vida. E os temas mais atuais, como o biodiesel, so fatores estimulantes e que atraem o interesse e a ateno dos alunos facilitando, como conseqncia, a compreenso dos conceitos cientficos e permitindo tambm discusses mais amplas englobando aspectos scio-cientficos e debates que envolvam questes ambientais, sociais, polticas e ticas. Alm disso, preciso ter em mente a necessidade de inovao em educao, e a partir de reflexes constantes sobre nossa prtica docente contribuir para um ensino de qumica efetivamente til na vida do aluno.

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REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

ANFAVEA. ASSOCIAO NACIONAL DOS FABRICANTES DE VECULOS AUTOMOTORES. Notcias: 2 Milhes de Veculos Flex Fuel. 2006. Disponvel em: . Acesso em: 03 junho 2007. AKERS, S. M.; CONKLE, J. L.; THOMAS, S. N.; RIDER, K. B. Determination of the Heat Combustion of Biodiesel Using Bomb Calorimetry. Journal of Chemical Education, v. 83, n. 2, Fevereiro 2006. BRASIL. Governo Federal. Notcias: em questo: Biodiesel: gerao de emprego no campo e diversificao da matriz energtica. Braslia, DF, 2004a. ______. Comisso Executiva Interministerial. Programa Produo e Uso de Biodiesel. Braslia, DF, 2004b. Nacional de

______. Agncia Nacional do Petrleo. Resoluo n 42/2004. Braslia, DF, 2004c. ______. Governo Federal. Lei n 11097/2005. Braslia: 2005. ______. Ministrio do Desenvolvimento Agrrio. Notcias: Programa de Produo e Uso do Biodiesel apresentado na Paraba. Braslia, DF, 2007. BROCKINGTON, G.; PIETROCOLA, M. Sero as regras da transposio didtica aplicveis aos conceitos de fsica moderna? Investigaes em Ensino de Cincias, v. 10, n. 3, Maio 2006. Disponvel em: BROWN, T. L.; LEMAY, H. E.; BURSTEN, B. E. Qumica: a Cincia Central. 9 ed. So Paulo: Ed. Pearson Education, 2005. BUCHOLTZ, E. C. Biodiesel Synthesis and Evaluation: An Organic Chemistry Experiment. Journal of Chemical Education, v. 84, n. 2, Fevereiro 2007. KOTZ, J. C.; TREICHEL, P. Qumica & Reaes Qumicas. 3 ed. Rio de Janeiro: Ed. LTC, 1998.

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LOPES, A.R.C. Conhecimento escolar: Cincia e cotidiano. Rio de Janeiro: UERJ, 1999. ____________. Conhecimento escolar e Conhecimento cientfico: Diferentes finalidades, diferentes configuraes. Iju: Ed. Uniju, 2007. MORETTO, E.; FETT, R. Tecnologia dos leos e gorduras vegetais. 1 ed. Rio de Janeiro: Ed. Varela, 1989. NBB. NATIONAL BIODIESEL BOARD. Biodiesel Emissions. Fuel Fact Sheets. Disponvel em: . Acesso em: 02 junho 2007. RIBEIRO, E. B. Estudo da Desoxigenao do Produto de Craqueamento Cataltico de leo de mamona (Ricinus communis) na Presena de Diversos Catalisadores. 58f. Dissertao de Mestrado Universidade de Braslia, Braslia. 2006. ROCHA, W. R. Interaes Intermoleculares. Qumica Nova na Escola, n. 4, Maio 2001. RODRIGUES, J. de A.; CARDOSO, F. de P.; LACHTER, E. R.; ESTEVO, L. R. M.; LIMA, E.; NASCIMENTO, R. S. V. Correlating Chemical Structure and Physical Properties of Vegetable Oil Esters. J. Am. Oil. Chem. Soc., v. 83, n. 4, Janeiro 2006. RUSSELL, J. B. Qumica Geral. 2 ed. So Paulo: Makron Books,1994. WARTHA, E. J.; FALJONI-ALRIO, A. A contextualizao no Ensino de Qumica Atravs do Livro Didtico. Qumica Nova na Escola, n. 22, Novembro 2005.