Avaliação da aplicação do processo de hidroesterificação na produção de biodiesel a partir de matérias-primas de baixa qualidade

Abstract

A produção de biodiesel a partir de Óleos e Gorduras Residuais (OGR), óleos brutos e outras matérias-primas com acidez elevada e alto teor de umidade, tem se tornado um desafio para a cadeia produtiva de biodiesel. Neste cenário surge como alternativa a hidroesterificação, processo que envolve duas etapas consecutivas: a hidrólise térmica seguida de esterificação o que permite o uso de qualquer matéria-prima graxa. Neste estudo foi avaliada a produção de biodiesel por hidroesterificação de óleo de palma bruto e de OGR. As reações de hidrólise foram conduzidas em reator de bancada de alta pressão e alta temperatura, utilizando-se planejamento fatorial 24 com ponto central. Para estimar os efeitos mais significativos na conversão percentual dos triacilgliceróis em ácidos graxos na reação de hidrólise, as variáveis avaliadas foram: razão molar água/óleo; temperatura; tempo; e velocidade de agitação. Tanto para óleo de palma como para o OGR, os efeitos mais significativos foram a temperatura e o tempo de reação. As condições ótimas obtidas na reação de hidrólise foram: razão molar água/óleo 100:1; temperatura de 250 °C; tempo de reação de 120 min; e agitação de 700 rpm. Os maiores rendimentos obtidos foram para o óleo de palma bruto 86,4% de ácidos graxos, enquanto para o OGR 95,7%. A conversão de ácidos graxos em ésteres metílicos para o óleo de palma bruto foi de 99,1% e para o OGR 98,0%. O processo de hidroesterificação é uma alternativa viável e sustentável na produção de biodiesel, pois favorece o uso de matérias-primas com baixo valor agregado e o reaproveitamento de óleos e gorduras residuais. Desta forma, o processo contribui não apenas na diminuição do efeito estufa e na redução de gases tóxicos na atmosfera, mas gera impactos positivos na matriz energética brasileira, menor impacto ambiental e atinge a dimensão social.

The biodiesel production from waste cooking oil (WCO), crude oils and other raw materials with high acidity and low content of moisture has become a challenge for the supply chain of biodiesel. Therefore, an alternative to this scenario is the hydroesterification, process that involves two consecutive steps, hydrolyze followed by esterification, that allows the use of any raw fat material. In this study, was investigate the biodiesel production by hydroesterification of the crude palm oil and WCO. The reactions were conducted in a reactor of high pressure and temperature, using a 24 with central point design of experiment. To estimate the most significant effects on the conversion of triacylglycerides of free fatty acids in hydrolyze reaction, the variable water/oil molar ratio; temperature; time and; agitation were analyzed. The most significant effects for hydrolysis where temperature and time. The conditions of the process evaluated as excellent were, 100:1 water/oil molar ratio, 250 °C, 120 min and 700 RPM. In terms of conversion, the best result for palm oil was 86,4% of free fatty acids and for WCO 95,7%. The conversion of fatty acids to methyl ester was 99,1% of the crude palm oil and 98,0% for the WCO. The results of this study showed the hydroesterification process as a viable and sustainable alternative to production of biodiesel, since it facilitates the use of low added value raw materials and recycling of waste oils and fats. Likewise, the process contributes not only to the reduction of the greenhouse effect and toxic gases in the atmosphere, but also generates positive impacts in the Brazilian energy matrix, lower environmental impact and affects the social dimension.