1. Atividade de Projeto Laboratorial (AP 2) - Preparação de biodiesel a partir de óleo vegetal usado
Helena Pereira, nº9; Inês Botelho, nº11; Mariana Montenegro, nº15; Patrícia Barros, nº19; Pedro Teixeira, nº21. Turma 12ºA
Agrupamento de Escolas Morgado de Mateus - Vila Real
Objetivos:
Com este projeto laboratorial, pretendemos:
- Saber se é possível criar biodiesel através de óleo alimentar usado.
- Descobrir quais as vantagens e as desvantagens do uso de biodiesel.
- Saber quais são as reações envolvidas nas etapas de biodiesel.
Introdução:
À conta dos problemas energéticos das últimas décadas, começou a haver uma busca crescente nas alternativas aos combustíveis fósseis. Uma alternativa nesta área passa pela reciclagem de materiais de origem animal ou vegetal. Trata-se da produção do chamado biodiesel, um biocombustível semelhante
ao gasóleo. O biodiesel (sendo este um biocombustível proveniente da biomassa, matéria orgânica de origem animal ou vegetal) produz-se a partir da reação química entre triglicerídeos, contidos no óleo de origem vegetal ou animal, e o álcool (etanol ou metanol) na presença de catalisadores, originando ésteres
metílicos e etílicos. Estes ésteres podem ser misturados com o diesel convencional ou utilizam-se como combustível puro (biodiesel 100 %). As misturas (composições) de biodiesel e combustível diesel podem ser designadas pela sua percentagem de biodiesel:
O biodiesel pode produzir-se a partir do óleo de sementes como a soja, gorduras de animais, de óleos usados das frituras e de óleos de microalgas.
A glicerina, um subproduto do processo, pode ser utilizada como matéria-prima na produção de variados produtos: tintas adesivas, produtos farmacêuticos ou têxteis; o que permite valorizar a produção de biodiesel.
Vantagens do biodiesel: A queima do biodiesel gera baixos índices de poluição, não colaborando para o aquecimento global. Gera emprego e renda no campo, diminuindo o êxodo rural. Trata-se de uma fonte de energia renovável. Deixa as economias dos países menos dependentes dos produ-
tores de petróleo. Produzido em larga escala e com uso de tecnologias, o custo de produção pode ser mais baixo do que os derivados de petróleo.
Desvantagens do biodiesel: Diminuição das reservas florestais do nosso planeta. Com o uso de grãos para a produção do biodiesel, poderemos ter o aumento no preço dos produtos derivados deste tipo de matéria-prima ou que utilizam eles em alguma fase de produção. Exemplos: leite de soja,
óleos, carne, rações para animais, ovos entre outros. Elevados custos de produção. Baixa rentabilidade de produção.
Regras de Segurança:
Álcool Etílico: Facilmente inflamável. Manter o recipiente bem fechado. Conservar longe de fontes de ignição – Não fumar.
Álcool Isopropílico: Facilmente inflamável. Manter o recipiente bem fechado. Conservar longe de fontes de ignição – Não fumar. Evitar o contacto com a pele e olhos.
NaOH – Hidróxido de sódio: Provoca queimaduras graves. Nunca adicionar água ao produto. Em caso de acidente ou indisposição consultar imediatamente um médico (se possível mostrar-lhe o rótulo do produto).
Biodiesel Rotulado como
a 100 % B100
a 20 % B20
a 5 % B5
a 2 % B2
Material e métodos:
1ª fase – Filtração
Filtrar o óleo usado (com um filtro de café) para eliminar os resíduos sólidos; poderá ser preciso aquecer a 35ºC para se obter a fluidez necessária.
2ª fase – Remoção da água
Como os óleos usados contêm, muito provavelmente, água, é necessário removê-la. Para isso deve aquecer-se o óleo até cerca de 100ºC, agitando para evitar projecções.
Quando terminar a ebulição, prolongar o aquecimento do óleo por mais 10 minutos.
3ª e 4ª fase – Titulação e preparação do metóxido de sódio
1-Medir um certo volume de OAU (óleo alimentar usado) seco e filtrado ou óleo alimentar puro (OAP).
2-Determinar a massa de volume de OAU ou do OAP.
3-Calcular a massa de hidróxido de sódio (NaOH).
4-Pesar a massa de hidróxido de sódio calculada.
5-Triturar o hidróxido de sódio até redução a pó.
6-Calcular o volume de metanol através da relação acima referida.
7-Medir o volume de metanol calculado.
8-Transferir o hidróxido de sódio e o metanol para um copo de precipitação.
9-Colocar o copo na placa com agitação e deixar a agitar a mistura até a dissolução completa de NaOH.
10-nterromper a agitação e tapar o copo com um vidro de relógio.
5ª fase – Aquecimento, sedimentação e separação
1-Colocar o balão com óleo em banho-maria e deixar aquecer até que o óleo atinja a temperatura de 65ºC.
2-Adicionar à mistura de hidróxido de sódio e metanol ao óleo aquecido.
3-Deixar a agitar a mistura anterior durante, pelo menos, 60 minutos, mantendo a temperatura de 65ºC – 68ºC.
Resultados:
Conclusão:
Com este projeto laboratorial, pudemos concluir que a partir do óleo usado que temos em nossas casas, podemos criar um biocombustível semelhante ao gasóleo, o biodiesel. O biodiesel, sendo uma alternativa aos combustíveis fósseis, poderá ajudar a diminuir alguns problemas que estes, os combustíveis fós-
seis, causam ao nosso planeta. No entanto, também o biodiesel possuí algumas desvantagens como os elevados custos de produção e a baixa rentabilidade de produção.
Durante o nosso projeto laboratorial, ocorreram alguns imprevistos, como o furo, no filtro de café, durante a filtração do óleo usado, e alguns erros nas medições que puderam causar alguns problemas na criação do biodiesel.
Com a determinação da densidade pelo método do densímetro e a determinação do índice de acidez, pudemos constatar que o resultado final não foi 100% biodiesel, visto que os resultados fugiam ao valor padrão em ambas as situações, isto devido aos erros e imprevistos que ocorreram durante o desenvolvi-
mento deste projeto laboratorial, como referimos anteriormente.
Cálculos executados durante o desenvolvimento do projeto laboratorial:
Cálculos da massa de hidróxido de sódio:
Mt=888,90 g
Mv=458,84 g
MOAU=888,90-458,84=430,06g
1000 g OAU ----------------- 3,5 g NaOH
430,06 g OAU -------------- x g NaOH
X=(430,06x3,5)/1000=1,51g NaOH
Cálculos do volume de metanol:
1000 mL OAU ------------- 200 mL metanol
500 mL OAU --------------- x mL metanol
X=100 mL metanol
Determinação da densidade pelo método do densímetro:
Ρ15= densidade a 15ºC
Ρt (densidade determinada à temperatura de 22ºC) = 0,93
ρ (água a 22ºC) = 0,99780 g/mL
ρ15 = ρt x ρ (água a 15ºC)
ρ15 = 0,93 x 0,99780
ρ15 = 0,928
Como a densidade é superior à densidade padrão (0,820 a 0,880), a amostra não é 100% biodiesel.
Determinação do índice de acidez:
VKOH=5,3 mL
Mbiodiesel=51,1 g
Iacidez= 5,611 x (VKOH/mbiodiesel)
Iacidez= 5,611 x (5,3/51,1)
Iacidez= 5,611 x 0,104
Iacidez = 0,584
Como o índice de acidez é superior ao índice de acidez padrão (0,224), a amostra não é 100% biodiesel.
Bibliografia:
FERREIRA, António José; GIL, Vítor; PAIVA, João; VALE, João; 12Q, Texto Editores, Lisboa, 1ª edição, 2005.
REIS, Ana Maria Soares dos; Preparar os testes – 12 Química; Areal Editores, Porto, s/edição, 2006.
QUEIRÓS, Maria Alexandra; SILVA, Carlos Manuel; SIMÕES, Maria Otilde; SIMÕES, Teresa Sobrinho; Química em contexto 12 – 2.Combustíveis, energia e ambiente; Porto Editora, Porto, 1ª edição, 2012.