Purificação de glicerol utilizando diferentes adsorventes: análise técnica e termodinâmica

Abstract

O excedente de glicerol produzido nas últimas décadas, gerado como subproduto da produção de biodiesel, está associado a constantes pesquisas por fontes alternativas de energia e vem criando uma demanda na busca de diferentes tecnologias para sua purificação. A glicerina bruta obtida como subproduto no processo de transesterificação é composta por álcool, água, sais inorgânicos, ácidos graxos livres, mono-, di-, triglicerídeos, entre outras matérias orgânicas e resíduos em diferentes quantidades. É de extrema importância a purificação do glicerol, a fim de reduzir problemas ambientais devido ao seu acúmulo. Existem tecnologias atuais eficazes na purificação e refino do glicerol bruto. Porém, são consideradas inviáveis para pequenas e médias produções, devido às restrições de custos e alta demanda energética. Dessa forma, é indispensável que novas rotas de purificação de menor custo e maior eficiência, assim como novos mercados, sejam desenvolvidos. A adsorção desponta como uma técnica promissora e muito favorável para a remoção dos contaminantes da glicerina, devido ao seu baixo custo, simplicidade de projeto e operação. Diante do exposto, o objetivo deste trabalho foi selecionar um adsorvente para a purificação do glicerol bruto obtido da reação de transesterificação de óleo residual. Para a avaliação da eficiência e escolha das melhores condições de purificação, foram avaliados três tipos de adsorventes: argila clarificante Pure-Flo Supreme B81, carvão ativado e terra diatomácea. Experimentos de adsorção foram realizados utilizando uma solução sintética de glicerina P.A. e óleo de soja, com o intuito de verificar a influência da concentração da glicerina na solução, assim como o comportamento dos contaminantes do glicerol no processo de adsorção. Para atingir o objetivo, avaliou-se a influência e otimização das variáveis de processo como temperatura (298,15, 305,65 e 313,15 K), quantidade de adsorvente (1,2, 1,8 e 2,4 g) e concentração de glicerol (30, 50 e 70% v/v) através de um planejamento experimental. A variável mais significativa foi a concentração de glicerol, e resultados indicaram alto teor de glicerol após a purificação: 97,25% para terra diatomácea, 95,59% para carvão e 90,26% para argila. Além disso, foram realizados experimentos para o estudo da termodinâmica e cinética da reação e o tempo necessário para o sistema alcançar o equilíbrio foi inferior a 60 minutos para os três adsorventes. Os valores negativos da variação da energia livre de Gibbs (G) mostraram que a adsorção dos contaminantes é um processo espontâneo. Os valores negativos para variação de entalpia (H) e os valores positivos de entropia (S) para argila e carvão ativado, indicam uma natureza exotérmica e que as moléculas dos contaminantes encontram-se mais desordenadas no estado adsorvido do que em solução. O valor positivo de H para a terra diatomácea indica que o processo de adsorção para esse adsorvente é endotérmico. As análises dos resultados de adsorção obtidos nas temperaturas de 298,15, 305,65 e 313,15 K, mostraram que os dados experimentais foram bem correlacionados às isotermas de Langmuir, Freundlich e Redlich Peterson. Utilizando as mesmas variáveis para o processo de adsorção usando o glicerol bruto, os resultados mostraram que os adsorventes não foram capazes de adsorver as impurezas, mas sim glicerol. A adsorção realizada para purificação não clarificou a glicerina, indicando que não houve remoção das impurezas, concluindo que somente o processo de adsorção não é apropriado para purificação do glicerol bruto, sendo necessário uma pré-purificação para prévia remoção de alguns contaminantes.