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Caracterização físico química do óleo de macaúba visando a produção de biodiesel helmut díaz final

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Artigo publicado nos anais do Congresso Brasileiro de Macaúba, em 2013.

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Caracterização físico química do óleo de macaúba visando a produção de biodiesel helmut díaz final

  1. 1. CARACTERIZAÇÃO FÍSICO-QUÍMICA DO ÓLEO DE MACAÚBA VISANDO A1 PRODUÇÃO DE BIODIESEL2 3 HELMUT JOÉL NAVARRO-DÍAZ1* ; SAMANTHA LEMKE GONZALEZ2 ;4 IGNACIO VIEITEZ3 ; IVÁN JACHMANIÁN3 ; HAIKO HENSE1 ; JOSÉ VLADIMIR OLIVEIRA1 5 6 INTRODUÇÃO7 A macaúba (Acrocomia aculeata) é uma palmeira nativa das florestas tropicais da América8 do Sul e quantidades importantes de óleo podem ser obtidas dos seus frutos (4000-6000 kg óleo/ha).9 Esta planta apresenta uma elevada resistência a pragas e variações de temperatura além de poder10 crescer em áreas de escassas chuvas. Também, sua vida útil para produção de óleo se estende desde11 os 4 até os 100 anos. (MOTTA et al., 2002; ANDRADE et al., 2006; AGROENERGIA, 2011). O12 óleo de macaúba não tem tradição como alimento e vem sendo investigadas a planificação das13 culturas e os métodos de extração do óleo, oferecendo uma grande oportunidade de negócios para14 os agricultores e produtores rurais (OBERLAENDER; BOHN, 2008; SILVA e ANDRADE, 2013).15 A transesterificação não catalisada de óleos vegetais em álcoois supercríticos (método16 supercrítico) para produzir ésteres alquílicos de ácidos graxos (biodiesel) permite alcançar17 rendimentos elevados e ainda utilizar matérias-primas com elevado teor de ácidos grados livres,18 água e outras impurezas (KUSDIANA e SAKA, 2004; RATHORE e MADRAS, 2007; VIEITEZ et19 al., 2010). No Brasil, aproximadamente 80% do biodiesel é produzido a partir do óleo de soja20 (MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA, 2013). Neste trabalho, aponta-se o potencial do óleo de21 macaúba como matéria-prima alternativa para produzir biodiesel. Varias amostras de óleo de22 macaúba foram analisadas e também são apresentados resultados da reação deste óleo em metanol23 supercrítico.24 25 MATERIAL E MÉTODOS26 As amostras de óleo de macaúba provêm da região de Montes Claros, Minas Gerais, sendo27 quatro delas óleo da polpa e uma de óleo da amêndoa. Os solventes, padrões e reagentes necessários28 nas análises foram da Sigma-Aldrich. O metanol reacional foi da Merck com pureza de 99,9%.29 O perfil dos ácidos graxos foi determinado via derivatização das amostras nos ésteres30 metílicos correspondentes pelo método AOCS Ce 2-66, seguida de análise por cromatografia gasosa31 (CG Shimadzu 14B, equipado com FID e coluna SGE BPX70 25m×0.32mm×0.25μm). Também32 foram determinadas a umidade (Karl Fisher, método AOCS Cd 8-53), a acidez (titulação, método33 1 Departamento de Engenharia Química e Alimentos, UFSC, Florianópolis, SC, Brasil. *helmutnavarro@gmail.com 2 Departamento de Produção Alimentícia, IFSC, Xanxerê, SC, Brasil. 3 Laboratorio de Grasas y Aceites, Facultad de Química, Universidad de La Republica, Montevideo, Uruguay.
  2. 2. AOCS Cd 3d-63) e o conteúdo de glicerídeos (cromatografia gasosa, método descrito por Vieitez et34 al., 2008). A produção dos ésteres foi realizada em modo contínuo usando equipamento35 previamente descrito por Silva et al. (2007), equipado com reator tubular de 70mL, as amostras36 foram coletadas depois de atingido o estado estacionário.37 38 RESULTADOS E DISCUSSÃO39 Os perfis de ácidos graxos dos óleos de macaúba estão apresentados na Tabela 1. O ácido40 oleico (C18:1) é o ácido graxo maioritário nos óleos da polpa. O óleo de amêndoa apresenta uma41 quantidade importante de ácidos graxos de cadeia curta, como esperado. O resultados da amostra42 Polpa 2 indicam elevado grau de contaminação com óleo da amêndoa, enquanto que os demais43 também indicam essa contaminação, porém em menor grau. A normativa brasileira indica que o44 biodiesel deve apresentar um conteúdo mínimo de 95% de ésteres de ácidos graxos com cadeias45 carbonadas não menores de 14 carbonos (ANP, 2012), portanto o óleo da amêndoa não é apropriado46 para a produção de biodiesel.47 Tabela 1 - Perfis de ácidos graxos dos óleos de macaúba48 Ácido graxo Polpa 1 [%] Polpa 2 [%] Polpa 3 [%] Polpa 4 [%] Amêndoa 1 [%] C6:0 - - - - 0,2 C8:0 - - 0,2 0,3 3,1 C10:0 - - 0,2 0,1 2,4 C12:0 0,7 13,3 1,7 1,0 24,6 C14:0 0,3 3,6 0,6 0,3 4,9 C16:0 22,2 16,1 15,6 12,0 8,4 C16:1 4,2 3,2 3,5 1,6 1,6 C18:0 1,9 2,2 1,6 2,3 2,6 C18:1 58,0 49,6 58,0 72,7 26,9 C18:2 9,7 8,7 16,5 5,5 24,8 C18:3 0,6 0,4 1,2 0,5 0,2 C20:0 0,2 0,2 0,1 0,2 0,3 Total 97,8 97,3 99,2 96,5 100,0 49 Os resultados da Tabela 2 indicam uma elevada hidrólise dos triacilglicerídeos (TAG) em50 diacilglicerídeos (DAG), monoacilglicerídeos (MAG) e ainda ácidos graxos livres (FFA), devido51 aos valores de acidez muito elevados. Óleos com estas características não podem ser usados52 diretamente na produção de biodiesel mediante os métodos convencionais por catálise química.53 Tabela 2 - Caracterização físico-química dos óleos de macaúba54 Análises Polpa 1 Polpa 2 Polpa 3 Polpa 4 Amêndoa 1 Umidade [%] 0,9 1,0 - - - Acidez [%] 56,3 45,1 37,4 65,4 21,7 MAG [%] 3,4 1,9 1,0 3,4 0,8 DAG [%] 14,8 16,8 15,1 14,2 24,2 TAG [%] 17,4 11,7 45,9 16,5 52,3
  3. 3. 55 A Figura 1 apresenta o conteúdo de ésteres metílicos de ácidos graxos (FAME) obtidos56 pelo método supercrítico em função das vazões de alimentação da mistura reacional, uma maior57 vazão representa um menor tempo de reação. Nestas reações foi usada a amostra Polpa 1. A elevada58 acidez do óleo sugere dois mecanismos simultâneos de produção dos ésteres, a transesterificação59 dos glicerídeos e a esterificação dos FFA. O aumento da temperatura de reação incrementa o60 conteúdo de FAME obtido, exceto na vazão de 1mL/min (maior tempo de reação), indicando61 ocorrência de mecanismos de degradação térmica nestas condições.62 63 64 Figura 1 - Conteúdos de FAME obtidos na reação contínua do óleo da polpa de macaúba65 em metanol supercrítico em função da vazão de alimentação da mistura reacional a diferentes66 temperaturas, pressão de 20MPa e razão molar óleo:metanol de 1:40.67 68 CONCLUSÕES69 Dentro da caracterização físico-química do óleo de macaúba apresentada neste trabalho70 destaca-se a elevada acidez verificada em todas as amostras, apontando deficiências nas etapas de71 extração e armazenamento dos óleos. O método supercrítico mostrou-se efetivo na produção de72 FAME a partir de um óleo de elevada acidez como o da polpa de macaúba. Junto aos benefícios73 sociais, o baixo custo e a não tradição como alimento do óleo de macaúba, estes resultados74 evidenciam o potencial desta matéria-prima como fonte alternativa para a produção de biodiesel.75 76 AGRADECIMENTOS77 À CAPES, ao CNPq e à DICyT pelo apoio financeiro. A URI-campus de Erechim,78 EQA/UFSC e Laboratorio de Grasas y Aceites-UdelaR pela infraestrutura.79 80 0 20 40 60 80 100 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 ConteúdodeFAME[%] Vazão de alimentação [mL/min] 300ºC 350ºC 375ºC
  4. 4. REFERÊNCIAS81 AGÊNCIA NACIONAL DO PETRÓLEO, GÁS NATURAL E BIOCOMBUSTÍVEIS (ANP-82 Brasil). Resolução ANP Nº 14, de 11.5.2012. Diário Oficial da União de 18.5.2012. Disponível em83 <http://nxt.anp.gov.br/nxt/gateway.dll/leg/resolucoes_anp/2012/maio/ranp%2014%20-84 %202012.xml>. Acesso em: 05 nov. 2012.85 86 AGROENERGIA SRL, South American oil palm (Acrocomia aculeata Jacq.) as a new87 multipurpose crop. Acrocomiasolutions - Paraguay, 2011. Disponível em88 <http://www.acrocomiasolutions.com/uploads/pdf/acrocomia_as_a_new_multiporpuse_crop.pdf>.89 Acesso em: 25 abr. 2013.90 91 ANDRADE, M.H.C.; VIEIRA, A.S.; AGUIAR, H.F.; CHAVES, J.F.N.; NEVES, R.M.P.S.;92 MIRANDA, T.L.S.; SALUM, A. Óleo de fruto da palmeira macaúba – parte II: processo de93 extração do óleo. In: II ENBTEQ (Encontro Brasileiro sobre Tecnologia na Indústria Química) / III94 Seminário ABIQUIM de Tecnologia, São Paulo. 2006.95 96 KUSDIANA, D.; SAKA, S. Effects of water on biodiesel fuel production by supercritical methanol97 treatment. Bioresource Technology, 91, 289-295, 2004.98 99 MINISTÉRIO DE MINAS E ENERGIA - Empresa de Pesquisa Energética (MME/EPE-Brasil).100 Plano decenal de expansão de energia 2021. Brasília: MME/EPE, 2012. Disponível em101 <http://www.mme.gov.br/mme/galerias/arquivos/noticias/2013/PDE2021.pdf>. Acesso em: 22 abr.102 2013.103 104 MOTTA, P.E.F.; CURI, N.; OLIVEIRA-FILHO, A.T.; GOMES, J.B.V. Ocorrência de macaúba em105 Minas Gerais: relação com atributos climáticos, pedológicos e vegetacionais. Pesquisa106 Agropecuaria Brasileira, Brasília, 37, 7, 1023-1031, 2002.107 108 OBERLAENDER, D.; BOHN, E. Acrocomia aculeata: its potential cultivation as a multipurpose109 crop. Acrocomiasolutions - Paraguay, 2008. Disponível em <http://www.acrocomiasolutions.com/110 uploads/pdf/acrocomia_aculeata1.pdf>. Acesso em: 25 abr. 2013.111 112 RATHORE, V.; MADRAS, G. Synthesis of biodiesel from edible and non-edible oils in113 supercritical alcohols and enzymatic synthesis in supercritical carbon dioxide. Fuel, 86, 2650-2659,114 2007.115 116 SILVA, C.; WESCHENFELDER, T.A.; ROVANI, S.; CORAZZA, F.C.; CORAZZA, M.L.;117 DARIVA, C.; OLIVEIRA, J.V. Continuous production of fatty acid ethyl esters from soybean oil in118 compressed etanol. Industrial & Engineering Chemistry Research, 46, 5304-5309, 2007.119 120 SILVA, G.C.R.; ANDRADE, M.H.C. Development and simulation of a new oil extraction process121 from fruit of macauba palm tree. Journal of Food Process Engineering, 36, 134-145, 2011.122 123 VIEITEZ, I.; SILVA, C.; ALCKMIN, I.; BORGES, G.R.; CORAZZA, F.C.; OLIVEIRA, J.V.;124 GROMPONE, M.A.; JACHMANIÁN, I. Continuous catalyst-free methanolysis and ethanolysis of125 soybean oil under supercritical alcohol/water mixtures. Renewable Energy, 35, 1976-1981, 2010.126 127 VIEITEZ, I.; SILVA, C.; BORGES, G.R.; CORAZZA, F.C.; OLIVEIRA, J.V.; GROMPONE,128 M.A.; JACHMANIÁN, I. Continuous production of soybean biodiesel in supercritical ethanol-129 water mixtures. Energy & Fuels, 22, 2805-2809, 2008.130 131

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