Desenvolvimento de um novo processo para a produção de biodiesel etílico de mamona

Abstract

No presente trabalho estudou-se a produção de ésteres etílicos de ácido graxo de Ricinus communis L. através da tranesterificação alcalina do óleo de mamona com etanol. Esta metodologia foi adotada para determinar as melhores condições para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona usando o mínimo de operações unitárias com benefícios do ponto de vista econômico e de produção de efluentes. Para a obtenção dos ésteres etílicos através do processo de transesterificação (etapa 1) utilizou-se como catalisador 1% de NaOH com etanol em uma razão molar de 6:1 seguido da adição de ácido sulfúrico. Após, a reação de esterificação (etapa 2) dos ácidos graxos contidos no biodiesel foi realizada visando reduzir o índice de acidez da amostra, ficando em torno de 2 mg de KOH/g. A quebra in situ dos sabões (provenientes da reação paralela de saponificação do triglicerídeo) pela adição de ácido sulfúrico ao meio reacional foi bem sucedida melhorando a separação dos FAEEs do glicerol. O processo em duas etapas transesterificação/esterificação apresentou boa conversão para os ésteres etílicos, diminuindo o índice de acidez e atingindo as especificações para glicerina total e livre. O biodiesel proveniente do óleo de mamona foi composto de 90,6% ácido ricinoléico (C18:1, OH), 3,2% ácido oléico (C18:1), 4,5% ácido linoléico (C18:2), 0,7% ácido esteárico (C18:0), 1,0% ácido palmítico (C16:0), triacilgliceróis (TGs, 0%), diacilgliceróis (DGs, 0,37%) monoacilgliceróis (MGs, 0,46%) e glicerol livre (0,25%) após o processo em duas etapas transesterificação/esterificação. O processo em duas etapas foi muito importante para determinar a integralidade da reação no rendimento do produto. Os resultados demonstram que o procedimento desenvolvido para a produção de FAEEs em escala de laboratório pode ser escalonado para uma planta piloto.

The present work seeks study the production of fatty acids ethyl esters from Ricinus communis L. by alkaline transesterification of castor oil with ethanol. This methodology will be used to determine the optimum conditions for biodiesel production from castor oil using the minimal number of unit operations with the consequent benefit from economical point of view and effluent production. To prepare ethyl esters by transesterification (step 1) 1% NaOH was used as the catalyst with ethanol at a 6:1 molar ratio followed of the addition of neat sulfuric acid. After, esterification reaction (step 2) of the free fatty acids contained in the biodiesel raw mixture was used to reduce their acid value to less than 2 mg KOH/g. The in situ soaps broken (obtained from triglyceride saponification side reaction) was successful in relation to the FAEEs/glycerin separation. The two-step process gave good esters conversion, decreasing the acid value, and the fatty acid ethyl esters met the total and free glycerin specifications. The biodiesel from castor oil were composed of 90.6 wt.% ricinoleic acid (C18:1, OH), 3.2 wt.% oleic acid (C18:1), 4.5 wt.% linoleic acid (C18:2), 0.7 wt.% stearic acid (C18:0), 1.0 wt.% palmitic acid (C16:0), triacylglycerols (TGs, 0 wt.%), diacylglycerols (DGs, 0.37 wt.%) monoacylglycerols (MGs, 0.46 wt.%) and free glycerol (0.25 wt.%) after the two-step transesterification/esterification process. The two-step process is very important in determining the completeness of the reaction on the product yield. The results showed that the recipes developed for laboratory-scale FAEEs production could be scale-up to pilot plant.