Produção de biodiesel da mistura mamona e soja: otimização de método para determinação simultânea de glicerídeos, glicerol livre e total

Abstract

A produção de biodiesel utilizando óleo de mamona ainda é um grande desafio para comunidade científica. Vários parâmetros são exigidos pelas normas que regulamentam a qualidade do biodiesel e no caso do uso de óleo de mamona a adequação do biodiesel a estes parâmetros nem sempre é possível. Neste trabalho utilizou-se um processo em duas etapas, transesterificação-esterificação, para produção de biodiesel metílico da mistura mamona e soja nas proporções 30% e 70%, respectivamente. O uso desta metodologia levou a produção de biodiesel da mistura mamona e soja (30:70) dentro das especificações da ANP, utilizando 1% de NaOH como catalisador alcalino e tempo de 1,5 h para a reação de transesterificação (Etapa 1). Após esta etapa, foi realizada a adição ‘on pot’ de H2SO4 com objetivo de quebrar o sabão formado e neutralizar o catalisador. Na etapa II foi realizada a esterificação, empregando 10 % de H2SO4 e tempo de 1 h, para diminuir o índice de acidez final do biodiesel. Com estas duas etapas foi possível converter todo o óleo em biodiesel diminuindo os intermediários no meio reacional. Para o biodiesel produzido foi otimizado e validado método para a determinação simultânea de glicerol livre e total, mono-, di- e triglicerídeos empregando Cromatografia Gasosa com Detecção por Ionização em Chama (GC-FID), e reação de derivatização com N-metil-N-(trimetilsilil) trifluoracetamida (MSTFA) como preparo de amostra. Os parâmetros de validação considerados foram: curva analítica, linearidade, exatidão, precisão, robustez e efeito matriz. Foram estabelecidas as condições cromatográficas do método ASTM D 6584. O método validado apresentou boa linearidade com todas as curvas analíticas com r² maiores que 0,997. A quantidade de MSTFA foi otimizada para o biodiesel metílico da mistura mamona e soja (30:70), um volume de 160 μL de MSTFA foi escolhido como ideal. Os valores de exatidão ficaram entre 70 e 141% com valores de precisão menores que 10%. O método foi robusto frente às variações da composição química da matriz. Apenas a dioleína apresentou efeito matriz significativo. De acordo com os resultados, o método apresentado mostrou-se adequado para a produção de biodiesel e para determinação de glicerídeos, glicerol livre e total em amostras de biodiesel metílico da mistura mamona e soja (30:70).

Biodiesel production from castor oil is a great challenge for the scientific community. Several parameters are demanded by the standards regulating the quality of the biodiesel and in the case of castor oil the adequacy of biodiesel to these parameters not always possible. In this study a double-step process, transesterification-esterification reaction, was used to produce fatty acid methyl esters from castor oil and soybean blends, 30% and 70%, respectively. The use of this methodology led to the production of biodiesel from castor and soybean (30:70) blend within the specifications of ANP. The transesterification reaction (Step 1) was carried using 1% of catalyst (NaOH) for 1.5 h. After this step, the on pot addition of H2SO4 was done with the objective of break the soap formed and neutralized the catalyst. Afterward, to reduce the acid value of the biodiesel the esterification (Step II) was carried out using 10% of H2SO4 for 1 h. The double step process converts the oil into biodiesel reducing intermediates in the reaction. In addition, the method for the simultaneous determination of free and total glycerol, mono-, di- and triglycerides using Gas Chromatography with Flame Ionization Detection (GC-FD) and derivatization reaction as sample preparation using N-methyl-N-(trimethylsilyl) trifluoroacetamide (MSTFA) was optimized and validated. In this case, the validation parameters were considered: analytical curve, linearity, accuracy, precision, robustness and matrix effect. Chromatographic conditions were set down according to the method ASTM D 6584. The validated method showed good linearity with all analytical curves with r ² greater than 0.997. The derivatization reaction with MSTFA was optimized due to the chemical composition of the methyl biodiesel from castor and soybean oil (30:70) blend, a volume of 160 μL of MSTFA has been chosen as optimum. Its accuracy values were between 70 and 141% with RSD <10%. The method was robust even when there were variations in the matrix. Only the diolein showed significant matrix effect. According to the results, the presented method proved to be adequate for the production of biodiesel and for determination of glycerides, free glycerol and total samples of methyl biodiesel from castor oil and soybean (30:70) blend.