Comparação de métodos catalíticos para obtenção de biodiesel a partir de óleo de soja

Abstract

O biodiesel é uma alternativa renovável importante para a diminuição do uso do diesel, combustível fóssil mais utilizado no Brasil. O mecanismo para a produção do biodiesel é a reação de transesterificação, na qual reage-se o óleo vegetal com um álcool na presença de um catalisador. Há uma grande variedade de catalisadores com diferentes graus de aplicabilidade. Técnicas cromatográficas são muito utilizadas para caracterizar o produto, mas envolvem grande investimento de tempo e recursos. Por outro lado, a espectroscopia no infravermelho dispensa o uso de padrões e possui um tempo de análise muito menor. Nesse contexto, este trabalho teve como objetivo comparar o desempenho de duas rotas catalíticas - mecanismo homogêneo ácido e mecanismo homogêneo básico - para a obtenção de biodiesel a partir de óleo de soja comercial. Cada reação foi feita em triplicata, com metanol e ácido sulfúrico (rota ácida) ou hidróxido de sódio (rota básica). As condições de reação foram mantidas constantes: tempo de reação de uma hora, temperatura de 60 oC. A proporção óleo : álcool : catalisador foi de 1 : 5,82 : 0,02 mol. O óleo de soja foi caracterizado quanto ao seu índice de acidez, obtendo-se resultado de 0,42 mgKOH/g - acidez baixa, sem ameaça ao desempenho da reação. O produto obtido foi caracterizado através de espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier e refletância total atenuada, de 500 cm-1 a 4000 cm-1. Os espectros obtidos indicam que apenas a catálise básica foi capaz de obter o produto desejado. Utilizou-se método descrito em literatura para calcular a conversão através dos espectros de infravermelho, obtendo-se uma conversão acima de 99%.

Biodiesel is a renewable alternative important for decreasing the use of diesel, the most used fossil fuel in Brazil. The mechanism for biodiesel production is the transesterification reaction, in which vegetable oil reacts with an alcohol in the presence of a catalyst. There is a wide variety of catalysts with different applicability degrees. Chromatographic techniques are often used for product characterization, however they demand time and resources. On the other hand, infrared spectroscopy does not involve the use of analytical standards and takes much less time. In this context, the present work aims to compare the two catalytic routes - acid homogeneous mechanism and basic homogeneous mechanism - for biodiesel production from commercial soybean oil. Each reaction was done in triplicate, with methanol and sulfuric acid (acid route) or sodium hydroxide (basic route). Reaction conditions were kept constant: time of reaction of one hour, temperature of 60 oC. The oil : alcohol : catalyst molar ratio was 1: 5.82 : 0.02. The soybean oil was characterized in regards to its acid value, the result obtained was of 0.42 mgKOH/g - low acidity, which shouldn't interfere with the transesterification reaction. The product was characterized via Fourier transform infrared spectroscopy with attenuated total reflectance, from 500 cm-1 to 4000 cm-1. The resulting spectra indicate that only the basic route produced the desired product. Final reaction conversion was calculated using a method described in the literature, using the infrared spectra. A conversion higher than 99% was obtained.