Transesterificação alcalina de óleos vegetais para produção de biodiesel: Avaliação técnica e econômica.

Abstract

As necessidades energéticas existentes, atualmente, no mundo são supridas, na sua maioria, por fontes petroquímicas, carvão e gás natural. No entanto, em uma época em que o aquecimento global e a poluição ambiental são fatos incontestáveis, a necessidade de alteração da matriz energética tornou-se prioritária e estimulou a busca de alternativas aos derivados de petróleo. Neste contexto surgem, os combustíveis chamados de biodiesel que são produzidos através da reação de transesterificação de óleos vegetais ou gordura animal com alcoóis de cadeia curta, como metanol ou etanol, na presença de catalisadores ácidos ou básicos. O processo mais utilizado industrialmente envolve a utilização de metanol e NaOH como catalisador e necessita de longos tempos de reação. A utilização da radiação de microondas acelera significativamente a reação de transesterificação e, como conseqüência, é possível obter elevados rendimentos de produtos em um curto período de tempo, consumindo menos energia. Porém, nesses processos, faz-se necessária a realização de etapas de purificação do produto final para a remoção do catalisador. Quando a reação de transesterificação ocorre em condições supercríticas, o uso de catalisadores pode ser descartado com isso, as etapas de purificação dos produtos (biodiesel e glicerina) são simplificadas, consistindo, basicamente, da remoção do excedente de álcool utilizado e separação dos produtos por decantação ou centrifugação. Este trabalho teve como objetivo a produção de biodiesel de óleo de pinhão manso e de óleo de fritura utilizando a transesterificação alcalina com uso de aquecimento convencional, aquecimento por radiação de microondas e utilização de fluido supercrítico (CO2). Para o processo convencional, o KOH foi utilizado como catalisador em concentrações de 0,5 e 1,0%p/p, a reação ocorreu nas temperaturas de 70, 80 e 90°C, sob agitação de 510ppm, durante 15, 30 e 45 minutos e utilizando a relação molar metanol/óleo de 6:1. Para o processo com microondas, o KOH e o NaOH foram utilizados como catalisadores em concentrações de 0,5, 1,0 e 1,5%p/p, em tempos que variaram de 10 a 35 segundos e em relações molares metanol/óleo de 4:1, 5:1, 6:1 e 9:1. Para o processo com fluido supercrítico foi utilizado uma concentração inicial de KOH de 1,0%p/p e relação molar metanol/óleo de 6:1, a reação ocorreu durante 15, 30 e 45 minutos e em temperaturas de 70, 80 e 100°C. O melhor resultado de conversão mássica (99%) foi obtido quando óleo de fritura foi utilizado como matéria-prima para a reação de transesterificação alcalina sob radiação de microondas, com uma concentração inicial de KOH de 1,0%p/p durante 20 segundos de reação. Foi realizado, ainda, um estudo de viabilidade econômica das três tecnologias utilizadas neste trabalho. Os resultados mostram que o preço do biodiesel final sofre grande influência do preço do óleo vegetal, sendo o biodiesel de óleo de fritura o que possui os menores preços para todas as tecnologias. A necessidade de utilização de equipamentos de alta pressão, na tecnologia com fluido supercrítico, levou a um grande aumento no preço do biodiesel. A tecnologia com uso de radiação microondas apresentou os melhores resultados de preço do biodiesel, sendo R$1,75 o preço do biodiesel de óleo de fritura e R$3,25 o preço do biodiesel de óleo de pinhão manso.