Produção de Biodiesel em reator de ultrassons

A contínua subida dos preços dos combustíveis fósseis tradicionais aliada à crescente pressão por parte de várias instituições mundiais para uma política “verde” no que diz respeito aos combustíveis, levam a um aumento da procura dos biocombustíveis e é neste contexto que surge o biodiesel como um dos principais intervenientes. O biodiesel pode ser definido como um derivado éster monoalquílico de ácidos gordos de cadeia longa proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou gorduras animais e que apresenta características semelhantes ao diesel de petróleo, podendo ser utilizado sem qualquer problema em motores de ignição por compressão. Este trabalho apresenta como principal objetivo o estudo da aplicação da tecnologia de ultrassons na produção de biodiesel. Foi utilizado neste trabalho como matéria-prima um óleo doméstico usado. Este óleo foi previamente filtrado sendo depois analisado o seu índice de acidez para avaliar o seu teor em ácidos gordos livres. O valor obtido para o índice de acidez do óleo foi de 1,91 mg KOH/g, um valor relativamente baixo permitindo a sua utilização sem ser necessário um tratamento inicial via esterificação para diminuir a acidez do mesmo. Foram realizados três ensaios de reação independentes, o primeiro recorrendo ao método tradicional de produção de biodiesel através de transesterificação e recorrendo a agitação mecânica e aquecimento, o segundo utilizando uma sonda de ultrassons com a potência de 500 W e um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de ultrassons de 2000 W. Em todas as reações foi utilizada uma proporção de 1:5 de óleo usado e metanol e 0,5 % (em relação á massa de óleo utilizada) de catalisador metilato de sódio. Todas as alíquotas recolhidas durante os ensaios foram analisadas através de cromatografia gasosa de modo a determinar o conteúdo em ésteres presente em cada uma delas. A reação convencional teve uma duração total de 150 minutos e decorreu a uma temperatura de 65ºC e a agitação constante de 500 rpm. Ao longo da reação foram retiradas alíquotas de cerca de 25 ml, que foram tratadas de imediato e posteriormente analisadas de modo a estudar-se o comportamento da reação ao longo do tempo. A percentagem de ésteres metílicos no biodiesel obtida ao fim de 90 minutos foi de 81,3%. Em seguida realizou-se uma reação utilizando uma sonda de ultrassons de 500 W de potência mergulhada num recipiente reacional devidamente isolado com uma rolha de cortiça de modo a minimizar as perdas de metanol por evaporação. O tempo total de reação foi de 90 minutos e foram-se retirando alíquotas de cerca de 25 ml para acompanhar o desenrolar da reação, tendo-se obtido uma percentagem de ésteres metílicos de 85,9% ao fim dos 90 minutos. Foi realizada por fim um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de 2000 W com uma duração total de 90 minutos, tendo-se obtido resultados pouco satisfatórios (77,7%), provavelmente devido a algum problema operacional relacionado com a sonda de ultrassons utilizada ou devido a uma geometria do reator pouco eficiente. Os produtos resultantes da reação convencional e da reação utilizando a sonda de ultrassons de 500 W, assim como o óleo utilizado como matéria-prima foram caracterizados em termos de índice de acidez, densidade a 15ºC e viscosidade a 40ºC.

The continuous rise in prices of traditional fossil fuels coupled with growing pressure from several global institutions for a "green" policy, lead to an increased demand for biofuels and that is in this context that the biodiesel emerge like one of the most important players. Biodiesel is defined as monoalkyl ester derivative of long chain fatty acids from renewable sources such as vegetable oils or animal fats and has similar characteristics to petroleum diesel oils, can be used without any problem in compression ignition engines . This work has as main objective the study of the application of ultrasound technology in the production of biodiesel . In this study was used as feedstock a domestic used oil . In this oil, previously filtered, was analyzed their acid value to evaluate their content of free fatty acids. The value obtained for the acid value of the oil was 1,91 mg KOH/g, a relatively low value, allowing its use without a treatment by an initial esterification to reduce the acidity. Were performed three independent reaction assays, the first using the traditional method of production of biodiesel by transesterification with mechanical agitation and heating, the second using a ultrasonic probe with 500W of power and a third reaction assay using a ultrasonic probe of 2000 W. In all reactions a proportion of 1:5 of used oil and methanol and 0.5 % (relative to the mass of oil used) of sodium methylate catalyst was used. All aliquots taken during the tests were analyzed by gas chromatography to determine the esters content present in each one. The conventional reaction had a total duration of 150 minutes and took place at a temperature of 65°C and constant agitation of 500 rpm. Throughout the reaction, portions of approximately 25 ml, were treated and immediately analyzed in order to study the behavior of the reaction over time were taken. The percentage of methyl esters in the biodiesel obtained after 90 minutes was 81.3%. Then a reaction was carried out using a ultrasound probe of 500 W of power immersed in a reactor vessel properly insulated with a cork to minimize the loss of methanol by evaporation. The total reaction time was 90 minutes and were taked and analyzed aliquots of 25 ml to follow the progress of the reaction. The percentage of methyl esters yielding at 90 minutes was 85.9%. Were performed a third reaction assay using a probe of 2000W, with a total duration of 90 minutes having been obtained unsatisfactory results (77.7%), probably due to some operating problem related with the ultrasound probe or due the inefficient geometry of the reactor.The products resulting from the conventional reaction, the reaction using the ultrasound probe 500 W and the used oil utilized as feedstock was characterized in terms of acid number, viscosity at 40°C and density at 15°C.