Produção de biodiesel via catálise heterogénea básica

• Main Author: Sousa, Sílvia Manuela da Silva
• Publication Date: 2009
• Format: Master thesis
• Language: por
• Source: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
• Download full: http://hdl.handle.net/10400.22/2399
• topic: Biodiesel; Catálise Heterogénea

Este trabalho teve como objectivo estudar a viabilidade da produção de biodiesel a partir de óleos alimentares usados através de catálise heterogénea básica com metanol e catalisadores sólidos à base de cálcio. Como catalisadores foram escolhidos compostos à base de cálcio com diferentes modos de preparação: activação de CaO por calcinação a 900ºC com ar (CaO – Ar), activação de CaO por calcinação a 900ºC com atmosfera inerte de Azoto (CaO – N2) e finalmente activação de CaCO3 por calcinação a 900ºC com atmosfera inerte de Azoto (CaCO3). Ao longo do trabalho laboratorial foram realizados vários ensaios testando diferentes condições de reacção, alterando parâmetros como a temperatura da reacção e agitação, bem como diferentes razões óleo/metanol/catalisador e ainda activação do catalisador com metanol. Estes ensaios foram realizados com o intuito de se avaliar as condições de reacção e os resultados obtidos pelos vários catalisadores nas diversas situações. As condições reaccionais com melhores resultados foram: razão mássica óleo/metanol de 1:4, o que corresponde a uma razão molar óleo/metanol de 1:125 e 0,53% em peso de catalisador, temperatura de 70ºC e um tempo de reacção de 4 horas, obtendo-se uma percentagem de FAME’s (Fatty acid methyl esters) máxima para os catalisadores CaO – N2 e CaCO3 de 85,7 e 86,7% respectivamente. Quando comparados estes resultados com o ensaio de referência em catálise homogénea básica com Hidróxido de sódio, que apresenta uma percentagem de FAME de 84,1%, pode-se concluir que os baixos teores obtidos nas amostras se poderão dever à presença de uma impureza na matéria-prima (óleo alimentar usado) que interfere no processo de transesterificação ou a um tempo de reacção insuficiente, fazendo assim diminuir a percentagem de FAME’s obtida. Para a caracterização das amostras foram determinadas as seguintes propriedades: Índice de acidez, percentagem de FAME’s, densidade, viscosidade e ainda quantidade de cálcio lixiviado para o produto. Durante a reacção, uma parte do catalisador é lixiviado para o meio reaccional e subsequentemente para os produtos obtidos. Com a exposição ao ar e evaporação do metanol residual, verifica-se a formação de um precipitado de aspecto gelatinoso, segundo Granados et. al [15], resultado da reacção entre o CO2 atmosférico e o cálcio lixiviado no produto, originando Carbonato de cálcio. Analisando as propriedades do biodiesel produzido contendo quantidades de cálcio significativas, pode-se verificar que a viscosidade é altamente afectada, bem como o índice de acidez, ultrapassando os limites impostos. Torna-se assim pertinente a remoção deste composto do biodiesel por interferir no seu aspecto visual e propriedades físicas e químicas. A lixiviação de cálcio no biodiesel, aumenta com o aumento do tempo de reacção, ou seja, com o aumento do tempo de contacto entre as duas substâncias. No caso do catalisador CaO – N2 estes valores oscilam entre 109 e 457ppm, enquanto que para o catalisador CaCO3 oscilam entre 9,6 e 205ppm. Torna-se assim pertinente a remoção desta impureza, o que neste caso foi feito testando dois agentes complexantes, o ácido oxálico e o ácido cítrico. A percentagem máxima de remoção obtida foi de 77% com o Ácido oxálico na amostra CaO – N2 activada com 7 horas de reacção. Analisando o Índice de acidez do produto após a remoção de cálcio, verificou-se que este aumentou após o contacto das amostras com os agentes complexantes. De modo a evitar estes problemas, futuramente deverá ser testada a utilização de outros métodos de remoção de cálcio, como por exemplo resinas catiónicas, sugeridos por Kouzu et.al. num estudo recente. Após o estudo realizado pode-se concluir que o processo de produção de biodiesel via catalisa heterogénea básica utilizando óleos alimentares usados é eficaz. No entanto deverá ser continuado o trabalho experimental desenvolvido, no sentido de melhorar o teor de FAME’s no produto, de conseguir uma remoção mais eficaz do cálcio, de estudar mais exaustivamente outras propriedades do produto e ajustá-las aos limites impostos pela legislação e ainda de estender a pesquisa à utilização de gorduras animais como matéria prima.