Artigo

1. Separação eficiente de glicerol e biodiesel através da utilização de
blends de metanol e etanol
Thais Neder Batista1
(IC), Marlon C. Maynart1
(PG), e Hugo Barbosa Suffredini1
(PQ)
1
LEMN, CCNH, Universidade Federal do ABC, Santo André, SP, Brasil
A utilização de etanol é um fator de resistência na cadeia produtiva do biodiesel, principalmente por este álcool possuir
características higroscópicas e formar um azeótropo com a água, direcionando parte da reação de transesterificação por catálise
alcalina homogênea para a formação de sabões, devido à presença de água no processo de síntese. Outro aspecto negativo em se utilizar
o etanol é o fato deste facilitar a formação de uma emulsão estável entre os principais produtos da transesterificação (glicerol e o
biodiesel), tornando complicado o processo de separação dos produtos. Como uma possível solução para este problema, o objetivo
deste trabalho é apresentar uma nova rota de transesterificação, na qual se adiciona metanol ao etanol, até um limite de 20% em
volume, permitindo que a separação do glicerol ocorra de maneira espontânea, sem a necessidade de adicionar glicerol extra no
processo, e viabilizando o uso de etanol na cadeia de obtenção do biodiesel.
Palavras-chave — Biodiesel, transesterificação, etanol e metanol.
I. INTRODUÇÃO
utilização e produção de biocombustíveis estão
associadas a um tema de extrema importância na
atualidade no Brasil e no mundo, como a redução da
dependência do petróleo, desenvolvimento do agronegócio,
redução da emissão de dióxido de carbono, dentre outros [1].
O Brasil, por ser um país com grande extensão territorial e
devido à sua natureza agrícola, apresenta grande potencial de
uso e de recursos naturais que podem ser aplicados para gerar
energia e minimizar as fontes energéticas convencionais [2].
Com uma produção de 1,2 bilhões de litros de biodiesel em
2008, o Brasil se tornou o terceiro produtor e consumidor do
produto no mundo, ficando atrás da Alemanha e dos Estados
Unidos [3]. De acordo com o Ministério de Minas e Energia, o
crescimento pode ser atribuído à obrigatoriedade da adição de
biodiesel ao diesel, que começou com um percentual de 2% e
no segundo semestre passou para 3%. Atualmente, esta
produção é de 4% (Resolução CNPE nº. 2 de 2009 – DOU
18/05/2009).
A produção de biocombustíveis baseada em produtos
agrícolas mais que triplicou no período compreendido entre os
anos de 2000 e 2007. Hoje representa quase dois por cento do
consumo mundial de combustíveis para transportes. Apesar da
pouca importância dos biocombustíveis, líquidos em termos
de fornecimento energético mundial, a procura de matérias
primas agrícolas, como açúcar, milho, sementes oleaginosas,
para obtê-los aumentará nas próximas décadas de acordo com
a Food And Agriculture Organization [4].
Para suprir esta demanda, diversas usinas operam no país
utilizando um processo tradicional de síntese, a
transesterificação. Neste processo é utilizado o metanol ou
etanol e uma base forte, como hidróxido de sódio ou potássio,
como catalisador homogêneo. A junção do álcool com uma
base forma um alcóxido, constituindo uma das maneiras de
promover o processo de transesterificação.
De modo geral, o álcool mais utilizado é o metanol, por
apresentar algumas vantagens, em comparação com o etanol.
No entanto, o uso deste álcool faz com que o biodiesel não
seja considerado 100% renovável, pelo fato do metanol ser,
geralmente, derivado de produto de origem fóssil [5].
Por outro lado, a utilização de etanol é um fator de
resistência na cadeia produtiva do biodiesel, principalmente
por este álcool possuir características higroscópicas e formar
um azeótropo com a água, direcionando parte da reação de
transesterificação por catálise alcalina homogênea para a
formação de sabões, devido à presença de água no processo de
síntese. Outro aspecto negativo em se utilizar o etanol é o fato
deste facilitar a formação de uma emulsão estável entre os
principais produtos da transesterificação, o glicerol e o
biodiesel, tornando complicado o processo de separação dos
produtos.
Uma possível solução simples para este problema é a adição
de glicerol externo ao processo reacional no final da reação,
que promove a separação do restante do glicerol formado por
efeito de quebra de emulsão, apesar de acarretar uma etapa a
mais no processo produtivo em escala industrial, aumentando
os custos de produção.
Produção de biodiesel por transesterificação
Basicamente, o biodiesel pode ser obtido a partir de óleos e
gorduras provenientes de oleaginosas, como soja, mamona,
dendê, colza, girassol, ou até mesmo óleos vegetais já
utilizados, provenientes de restaurantes, hotéis indústrias,
residências e gordura animal [6].
Para utilizar óleo vegetal em um motor comum do tipo ciclo
diesel sem a necessidade de adaptações no motor é preciso
submeter este óleo a uma reação química denominada de
transesterificação ou alcoolize de triglicerídeos, com o
principal objetivo de reduzir a viscosidade do óleo a valores
próximos ao do diesel convencional. O éster assim obtido
chama-se biodiesel [7]. A transesterificação consiste numa
reação química de óleos vegetais ou de gorduras animais com
um álcool (metanol ou etanol), na presença de um catalisador.
Desse processo também se extrai a glicerina, empregada para
A

2. a fabricação de sabonetes e diversos outros cosméticos,
conforme a figura 1, abaixo:
Figura 1. Esquema de uma reação de transesterificação de
um triglicerídeo genérico com um álcool genérico (metanol ou
etanol).
Devido ao caráter reversível da reação, o agente
transesterificante (álcool) é adicionado em excesso,
contribuindo para aumentar o rendimento do éster, além de
permitir a sua separação do glicerol formado[8].
O processo reacional ocorre preferencialmente com os
álcoois de baixa massa molecular, como o metanol e o etanol,
que são álcoois de cadeia curta, o que traz vantagens como:
reação rápida com o triacilglicerideo, fácil dissolução do
catalisador alcalino, além de permitir a separação simultânea
do glicerol.
Entre os dois, o metanol é o mais utilizado devido ao seu
baixo custo na maioria dos países e as suas vantagens físicas e
químicas como polaridade. A mesma reação usando etanol é
mais complexa, pois requer um álcool anidro, bem como um
óleo com baixo teor de água para levar à separação do
glicerol.
Principais diferenças entre metanol e etanol
A tabela 1 abaixo aponta as principais diferenças entre
etanol e metanol.
Tabela 1. Principais diferenças entre etanol e metanol.
Etanol Metanol
Derivado de fontes renováveis Normalmente derivado de fontes
não renováveis
Produção de etanol no Brasil já
consolidada
Custos de produção de biodiesel
etílico podem ser até 100%
maiores que o metílico
Ésteres etílicos possuem maior
afinidade à glicerina
Fácil separação da glicerina
Não é tão tóxico como o metanol Altamente tóxico e venenoso
Menor rendimento Maior rendimento
É possível observar a partir da tabela 1 acima que a
produção de biodiesel via utilização de etanol proveniente de
biomassa faz com que este tipo de biodiesel seja um
combustível mais renovável, quando comparado ao de
aplicação de metanol[5]. Outro ponto negativo do metanol é o
fato deste álcool ser altamente tóxico e altamente inflamável,
diferentemente do etanol.
Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo
principal descrever uma possível maneira de viabilizar o uso
do etanol no processo de obtenção do biodiesel, mostrando
uma solução alternativa para que ocorra a separação entre o
biodiesel e o glicerol, buscando relacionar alguns dos
benefícios do processo de produção do biodiesel aos aspectos
ambientais.
II. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
Em um béquer de 1000 mL foram adicionados 500 mL de
óleo de soja comum, adquirido em comércio local. Este óleo
foi aquecido sob agitação com auxílio de uma barra
magnética, até atingir uma temperatura acima de 100 °C para
que toda água contida nele evaporasse. Em seguida, foi
resfriado até uma temperatura próxima de 60˚C, para que o
alcóxido pudesse ser adicionado sem que este evaporasse.
O alcóxido foi preparado misturando-se hidróxido de sódio
com 200 mL de álcool. Na primeira amostra, o álcool utilizado
foi apenas o etanol 100%. Nas outras, foi adicionado metanol
em etanol nas proporções de 5%, 10%, 20%, 25% e 50% em
volume.
Em seguida, foi adicionada, ao óleo, a solução de alcóxido
de sódio preparada anteriormente, e a mistura reacional
permaneceu por uma hora a 60˚C sob agitação constante.
Posteriormente, a mistura reacional foi transferida para um
funil de separação para permitir a decantação e separação das
fases: a superior sendo biodiesel e a inferior composta por
glicerol, sabões, excesso de base e álcool. Após 24 horas,
ocorre a separação de fase. A fase inferior foi recolhida em
uma proveta de 100 mL e os volumes foram anotados.
O biodiesel (fase superior) passou pelos procedimentos de
lavagem e purificação com água ligeiramente acidificada com
H3CCOOH (1% em volume em água deionizada).
Posteriormente, foi aquecido até que o excesso de álcool e a
água evaporassem. Então, foi medido utilizando-se uma
proveta de 500 mL e foram feitos os cálculos de rendimento,
para cada amostra.
A ausência de catalisador básico no biodiesel pode ser
confirmada através da medida do pH da água de lavagem, que
deve estar neutra.
Os procedimentos acima foram reproduzidos em triplicata
para as diferentes misturas de álcool.
III. RESULTADOS E DISCUSSÃO
A primeira reação foi realizada pela rota etílica com
presença apenas de etanol. Conforme esperado, o glicerol não
se separou do biodiesel. Após a adição de 10 mL de glicerol
externo, ao que já havia formado na reação, pôde-se observar
a presença de um sistema bifásico: biodiesel (fase superior) e
glicerol (fase inferior).
Em um segundo experimento com mistura de 50% metanol
e 50% etanol, a separação do glicerol ocorreu
espontaneamente, sem necessidade de etapas e adições de
glicerol posteriores.
Um fato muito interessante é que o mesmo efeito pôde ser
observado nos experimentos com misturas de metanol em

3. etanol equivalentes a 25%, 20%, apresentando um limite na
faixa de 10% e 90%, que, provavelmente, é um ponto de
viragem: em algumas amostras, ocorreu a separação
espontânea, e, em outras não.
Após a lavagem do biodiesel, foram feitos cálculos dos
rendimentos volumétricos. Os resultados obtidos podem ser
observados no Gráfico 1, abaixo:
Rendimentos volumétricos médios das reações
46%
80%85%
92%95,1%
0%
20%
40%
60%
80%
100%
100% de
metanol
50% de
metanol
25% de
metanol
20% de
metanol
100% de
etanol
Amostras
Rendimentos
Gráfico 1. Rendimentos volumétricos médios de cada amostra
É possível notar, através do gráfico, que os rendimentos de
todas as amostras foram superiores ao rendimento obtido a
partir da rota etílica (46%), e, muito próximos ao rendimento
obtido a partir da rota metílica, o que indica que a rota
proposta é viável: além de produzir um éster mais renovável
que o éster produzido pela rota metílica, os rendimentos são
satisfatórios.
IV. CONSIDERAÇÕES FINAIS
O método utilizado pode ser considerado como uma
alternativa interessante e viável, uma vez que reduz o uso de
metanol na síntese de biodiesel, além de ter uma grande
vantagem sobre a rota etílica, que é a eliminação de uma etapa
na cadeia produtiva do éster, o que simplifica o processo e
reduz seu custo.
O limite estabelecido para que a separação ocorra de
maneira satisfatória foi de 20% de adição de metanol em
etanol, em volume.
AGRADECIMENTOS
UFABC, FAPESP, CNPQ.
REFERENCES
[1] http://www.senado.gov.br/web/comissoes/CRA/CRABIO/AP/AP_2007
0509_Petrobras.pdf, acessado em 19 de junho de 2009.
[2] Soranso, A. M.; Filho, A.G.; Lopes, A.; Souza, E.G.; Dabdoub, M.J.;
Furlani, C.E.A.; Câmara, F.T. – “Desempenho dinâmico de um trator
agrícola utilizando biodiesel destilado de óleo residual”. Revista
brasileira de engenharia agrícola e ambiental, Campina Grande, v.
12, n. 5, 2008, disponível em
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1415-
43662008000500018&lng=en&nrm=iso, acessado em 26 de junho de
2009.
[3] http://www.agenciabrasil.gov.br/noticias/2009/03/06/materia.2009-03-
06.7429881669/view, acessado em 19 de junho de 2009.
[4] FAO, El Estado Mundial de La Agricultura y la Alimentación. Food
And Agriculture Organization, p.11-68 (2008).
[5] Gui, M.; Lee, Keat & Bhatia, S. – “Supercritical ethanol technology for
the production of biodiesel: process optimization studies”, p.4 (2008).
[6] Escobar, J.C.; Lora, E.S.; Venturini, O.J.; Yáñez, E.E.; Castillo, E.F.;
Almazan, O. – “Biofuels: Environment, technology and food security”,
p.1278 (2009).
[7] Costa Neto, P. R.; Rossi, L. F. S., Zagonel, G. F.; Ramos. L. P.;
“Produção de biocombustivel alternativo ao óleo diesel através da
transesterificação de óleo de soja em frituras”. Quim. Nova, 23, p.531
(2000).
[8] Meher, L.C.; Vidya Sagar, D.; Naik S.N.; “Technical aspects of
biodiesel production by transesterification: a review. Renew Sustain.”
Energy Rev., 10, 248, (2006).