Química 2012 Adriana Santos, Rafael Félix e Steven Alves PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Química 2012Adriana Santos, Rafael Félix e Steven Alves

PRODUÇÃO DE BIODIESEL

Objectivos

• Conhecer os diferentes combustíveis alternativos e algumas alternativas aos

combustíveis;

• Produzir um biodiesel a partir de óleos alimentares queimados;

• Interpretar a reciclagem de materiais orgânicos como fonte de obtenção de

combustíveis;

• Analisar as vantagens e inconvenientes da utilização de combustíveis alternativos;

Combustíveis Alternativos e Alternativas aos Combustíveis


- Elevada dependência que o mundo tem no petróleo;

- Escassez de reservas naturais;

- Instabilidade que caracteriza o mercado internacional;

- Preço atingido pelo barril de crude;

Consequência: necessidade de criação de novos cenários energéticos!

Biocombustíveis

Célula de Combustível, Fotovoltaica e Aerogeradores

Energia Nuclear

Biocombustíveis


Biocombustíveis

Provêm da biomassa – matéria orgânica de

origem animal ou vegetal

Principal utilização:

- Fonte de energia de veículos a motor;

- Produção de energia eléctrica;

Categorias:

Biodiesel

Biogás

Bioálcool


BiocombustíveisBiodieselProduz-se a partir da reacção química entre:

Triglicerídeos + Álcool Ésteres Metílicos e Etílicos

Contidos no azeite ou no óleo de origem animal ou vegetal

Etanol ou Metanol

Na presença de catalisadores

Os Ésteres podem ser misturados com o diesel convencional ou utilizados como

combustível puro. Na generalidade do mundo usa-se um sistema designado por “factor B”,

para indicar a quantidade de biodiesel em qualquer mistura de combustível:

Mais conhecidos: B100; B20; B5; B2


BiocombustíveisBiodiesel

-Baixos índices de poluição (obtenção e queima não

contribuem para o aumento da emissão de CO2) e

diminuição da mesma (plantas absorvem CO2);

- Energia renovável (matéria-prima: oleaginosas);

- Menor dependência do petróleo e seus derivados;

- Recurso à superfície (contrariamente aos

combustíveis fósseis);

- Geração de empregos no sector primário (aumento

dos campos de cultivo);

Vantagens:

Fig.1 – Campos de oleaginosas (girassol)



- Aumento deveras significativo de campos de

oleaginosas:

1) Perda de biodiversidade;

2) Esgotamento das capacidades do solo

Rotação de culturas

Desvantagens:

-Produção de grandes quantidades de glicerina

Queima gera acroleína – suspeita-se ser cancerígeno

Fig.2 – Campos de soja (desflorestação)



-Eventual diminuição da produção de culturas

alimentares em prol da produção de plantas para

biodiesel;

Biodisel através das algas marinhas

Desvantagens:

- A generalidade dos países não possui área suficiente

para cultivo, de modo a produzir biodiesel para todos

os seus veículos;

Fig.3 – Culturas de algas para produção de biodiesel


BiocombustíveisBiogás

Constituição: Hidrogénio e Monóxido de Carbono, essencialmente;

É obtido pela digestão anaeróbia de matéria orgânica em condições de temp., pH,

nutrientes e teor de humidade específico.

Produção: naturalmente ou com a implantação de Usinas de biogás

Fig. 4– Usina de Biogás


BiocombustíveisBioálcool

Etanol produzido por microorganismos, especialmente leveduras, através da

fermentação de hidratos de carbono e proteínas, contidos nos vegetais, nomeadamente

o milho e a batata, assim como na cana de açúcar.

Etanol de Milho

Maior produtor: EUA (18,3 mil milhões de litros em 2006)

Custo de Produção: 0,21€

Etanol de Cana de Açúcar

Maior produtor: Brasil (15 mil milhões de litros em 2005)

Custo de Produção: 0,17€

Célula de Combustível, Fotovoltaica e Aerogeradores


Célula de Combustível

Célula eletroquímica que converte a energia química de

um combustível e de um oxidante em energia elétrica.

Fig. 5 – Célula de Combustível


Célula Fotovoltaica

Dispositivo elétrico capaz de converter a luz (solar) diretamente

em energia elétrica, através do efeito fotovoltaico.

(Energia renovável: Energia Solar)

O que se entende por efeito fotovoltaico?

Produção de corrente elétrica ou tensão elétrica através da exposição à luz de um

determinado material.


Célula Fotovoltaica

Normalmente, neste tipo de célula, são

utilizadas duas placas de silício tratado para

que dê origem a um campo elétrico positivo

de um lado e negativo do outro.

Quando a luz incide na célula, os eletrões

“saltam” das ligações covalentes no material

semi-condutor, e se este estiver ligado em

ambos os polos por condutores elétricos,

forma-se uma corrente elétrica.Fig. 6– Célula Fotovoltaica


Aerogeradores

Os aerogeradores são utilizados para produzir

energia elétrica a partir do vento.

(Energia renovável: Energia Eólica)

Existem 4 componentes essenciais para o funcionamento

de um aerogerador:

-Hélices do motor (produz o movimento rotatório);

- Eixo (transmite o movimento rotatório);

- Caixa de engrenagens (alternam a frequência da rotação

do eixo, de forma a transmitir ao gerador uma frequência

adequada);

- Gerador (transforma o movimento mecânico do motor

em energia eléctrica).Fig. 7 - Aerogerador

Energia Nuclear


Energia NuclearFissão (Representa 6-7% da produção energética mundial)

É uma “energia densa”: com 1kg de Urânio pode produzir-se o equivalente a

10 toneladas de petróleo;

Há um grande desperdício (70%) já que não há reaproveitamento de

matérias ciclo aberto

Novos reatores de “neutrões rápidos” rentabilizam o processo em 100x, levando a crer

que o urânio poderá durar mais tempo que outros recursos não renováveis.


Energia NuclearFusão

Vantagens relativamente à fissão:

o Mesma densidade energética e baixa poluição;

o Diminuição do desperdício;

o Maior segurança;

o Maior abundância de recursos.

O reaproveitamento de matérias é sempre algo a fomentar, já que:

- Evita o uso de matérias primas extraídas propositadamente para um certo fim,

podendo contribuir para a poupança de recursos finitos;

- Evita o gasto energético associado à extracção, tratamento e transporte de matérias

brutas;

- Reduz o desperdício e a poluição do ambiente com materiais que, se não fossem

reutilizados, seriam despejados e poderiam ter um impacte ecológico bastante

negativo.

Reciclagem de Materiais orgânicos

Na produção de combustíveis, os compostos orgânicos como os lípidos dos óleos

vegetais ou outros materiais biológicos podem ser utilizados com grande potencial

energético, sob a forma original ou com seus derivados (como o biodiesel, o bioetanol

ou o biogás)

APL – Produção de Biodiesel a partir de óleos alimentares usados

APL – Produção de Biodiesel

1ª FASE – Preparação do Óleo Usado

Filtração

Filtrou-se o óleo vegetal usado aquecido a 35ºC (para aumentar a fluidez),

de modo a retirar partículas sólidas em suspensão.

Remoção da Água

Aqueceu-se o óleo até à temperatura de 100ºC, de modo a evaporar a

água que se encontrasse no mesmo, com o cuidado de agitar de modo a

evitar projeções; prolongou-se o aquecimento por 10 minutos.


2ª FASE – Determinação da quantidade de Hidróxido de Sódio necessária à neutralização

“Titulação”

1) Dissolveu-se completamente 1g de NaOH (s) (bem seco) num litro de

água.

2) Dissolveu-se 1mL do óleo de cozinha em 10mL de álcool isopropílico.

3) Titulou-se o óleo com a solução alcalina, 1mL de cada vez, e mediu-se o

pH a cada adição, até atingir um valor entre 8-9.

Volume de titulante = 2mL

4) Adicionou-se mais 3,5g de NaOH (s) por litro de óleo.


2ª FASE – Determinação da quantidade de Hidróxido de Sódio necessária à neutralização

Desta “titulação” pôde calcular-se a quantidade de solução alcalina

necessária à neutralização.

Como a razão entre o volume de óleo e o volume de solução alcalina foi de

1:2, foram usados 400mL de solução alcalina.

Adicionaram-se 0,7g de NaOH a esta solução, tal como descrito no passo 4.

3,5g NaOH (s) ------ 1 L Óleo x= 0,2 x 3,5 = 0,7g NaOH (s)

X ----------0,2L Óleo


3ª FASE – Preparação do Metóxido de Sódio

1) Calculou-se a quantidade de metanol necessária, correspondente a 17,2%

(V/V) em relação ao óleo a utilizar.

2) Misturou-se o metanol calculado em 1. com a solução de NaOH calculada

na fase anterior, obtendo-se o Metóxido de Sódio.

Quantidade de Metanol:

17,2% x 200mL = 34,4mL metanol

Mistura de NaOH (aq) com Metanol:

CH3OH + NaOH -----> Na(CH3O) + H2O


4ª FASE – Aquecimento, Sedimentação e Separação

1) Aqueceram-se os 200mL de óleo a uma temperatura de cerca de 50ºC.

2) Adicionou-se ao óleo aquecido o Metóxido de Sódio preparado na 3ª

Fase e agitou-se vigorosamente durante 1 hora.

3) Deixou-se a mistura em repouso, retirando o biodiesel (fase superior)

sempre que este estava suficientemente separado, com o auxílio de uma

pipeta de Pasteur descartável.


Biodiesel

Glicerina

Resíduos

Biodiesel extraído e filtrado

Bibliografia

Suporte digital:

http://pt.wikipedia.org/wiki/Biodisel

http://ambiente.maiadigital.pt/ambiente/mobilidade/mais-informacao-1/sobre-a-mobilidade-em-portugal-e-na-europa-1/combustiveis-alternativos

http://pt.wikipedia.org/wiki/Bioetanol

http://pt.wikipedia.org/wiki/Biog%C3%A1s

http://blogdopereirinha.com/2010/11/05/os-combustiveis-alternativos-biodiesel/

http://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula_solar

http://www.biogas-nord.com/pt/energia-renovavel-por-que-/o-que-e-uma-usina-de-biogas-

Documents

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