Produção de biodiesel etílico de óleo bruto de mamona em planta piloto

Abstract

Neste trabalho se estuda a produção de biodiesel a partir do óleo bruto de mamona (Ricinus communis) visando apresentar um processo de baixa complexidade tecnológica, desde a extração do óleo até a transesterificação etílica por catálise alcalina. A produção de biodiesel pode ser utilizada tanto em cooperativas como em pequenos e médios produtores rurais da oleaginosa. Algumas variáveis do processo foram estudadas em bancada (200 mL e 2 L) antes do processamento na planta piloto de 200 L, consistindo de preparação da semente por secagem, extração sem degomagem, reações de transesterificação, esterificação e o tratamento do produto. Nas condições estudadas observou-se que a dinâmica da secagem do grão e a extração mecânica exercem significativa influência na duração da batelada. Na extração obteve-se um extrato lodoso com alto teor de sólidos finos que, associado à alta viscosidade do óleo exigiu que fosse utilizado etanol para permitir a decantação dos particulados. Este procedimento apresentou vantagens na decantação e filtração, mostrando-se promissor na redução de fosfolipídeos. Na transesterificação do óleo de mamona bruto (índice de acidez de 5 a 11 mgKOH.g -1 em média), os melhores resultados foram observados na proporção molar 1:6 (óleo:etanol) catalisando com 1% de NaOH, acrescido de quantidade estequiométrica da base em relação ao índice de acidez. Foi testada ainda a transesterificação ácida, porém mostrou-se inviável devido ao longo tempo da reação. O processo proposto visa atender aos critérios de qualidade de biocombustíveis determinado pela Agência Nacional do Petróleo e servirá como ponto de partida para estudos de viabilidade econômica e de sustentabilidade.

In this work the production of castor oil-based biodiesel (Ricinus communis) is studied, aiming to present a process with low technological complexity from the oil extraction until the alkaline-catalyzed ethylic transesterification step. The biodiesel production may be used in cooperatives as in small and medium rural producers. Some of the process variables were studied in bench scale (200 mL e 2 L) before the 200 L pilot scale processing, consisting of seed drying preparation, non-degumming extraction, transesterification and esterification reactions, and the product treatment. In the studied conditions it was observed that the dynamics of drying and extraction steps of the grain has a significant influence on batch duration. In the extraction step, it was obtained a muddy extract with high content of fine solids that, associated with the oil high viscosity, demanded the utilization ethanol to allow particulate decantation. This procedure presented advantages in decantation and filtration, being promising in phospholipids content reduction. In the raw castor oil transesterification (acidity of 5-11 mgKOH.g -1 ), the best results were observed with molar proportion of 1:6 (oil:ethanol) and NaOH as catalyst in a massic relation of 1% in addition of a stoichiometric quantity of the alkali in relation to acid value. Acid transesterification was tested as well, but it turned to be unfeasible due to the long reaction time. The proposed process aims to attend the biodiesel quality criteria determined by the Agência Nacional do Petróleo and will represent a starting point to economic feasibility and sustainability studies.