Estudo multivariado da esterificação de óleo de fritura, utilizando líquido iônico como catalisador, visando a produção de biodiesel

Abstract

Processos de esterificação ácida têm sido cada vez mais comuns em produção de biodiesel, devido a utilização de matérias-primas de baixo custo que são, em sua maioria, óleos residuais com alto índice de acidez e, portanto, o processo mais comum, que é a transesterificação, não pode ser usado pois resultaria numa reação de saponificação. Devido aos problemas relacionados ao uso de ácidos inorgânicos (corrosão de equipamentos, difícil manuseio, desperdício de água de lavagem, entre outros) nos processos de esterificação, tem-se buscado catalisadores alternativos que sejam mais eficientes e mais econômicos que os usuais. O presente trabalho descreve o uso de um líquido iônico sintetizado a partir de trietilamina e ácido sulfúrico, os quais são reagentes mais baratos que outros utilizados em diversos líquidos iônicos encontrados na literatura e que resultou em um líquido iônico de Brönsted-Lowry com alto índice de acidez e de fácil manuseio. Inicialmente foram realizados testes com ácido oleico para atestar a eficiência do líquido iônico sintetizado que resultaram na diminuição máxima da acidez de 200,28 mg KOH/g para 7,93 mg KOH/g, o que representa uma conversão de 96,04%. Em seguida foi empregado um planejamento fatorial com alguns fatores que poderiam influenciar no processo de esterificação de um óleo residual (índice de acidez 5,06 mg KOH/g óleo), sendo eles: razão molar álcool/óleo (6:1, 12:1 e 18:1), temperatura (25°C, 50°C e 75°C) e tempo de reação (1, 3 e 5 horas), mantendo-se o catalisador constante em 7% m/m. A partir desse planejamento, verificou-se que os fatores significativos foram a razão molar e a temperatura, alcançando-se uma conversão máxima de 52,69%, com índice de acidez final de 2,39 mg KOH/g de óleo. A partir desses resultados, foi feito um novo planejamento fatorial 2³, utilizando-se os fatores: quantidade do catalisador (10%, 15% e 20% m/m), razão molar álcool/óleo (12:1, 15:1 e 18:1) e temperatura (50ºC, 75ºC e 100ºC), mantendo-se o tempo constante em 2 horas. O melhor resultado alcançado com esse planejamento consistiu de conversão de 69,39% e acidez final de 1,55 mg KOH/g utilizando-se temperatura de 50ºC, razão molar álcool/óleo 18:1, 20% m/m de catalisador e 2 horas de tempo de reação.