7.2.2 A Reação de Transesterificação

O termo biodiesel foi utilizado pela primeira vez em um artigo escrito por Wang R. em 1988, cujo título era: Development of Biodiesel Fuel. Sendo assim, por motivos históricos, apenas a transesterificação leva ao produto comumente denominado de biodiesel, apesar de existirem outros métodos de redução da viscosidade dos óleos vegetais e animais, tais como uso de misturas binárias com diesel, pirólise, microemulsificação - ou mistura co-solvente (KNOTHE et al., 2006).

Alguns autores costumam utilizar o termo transesterificação de forma genérica referindo-se a alcoólise e esterificação, como se fossem sinônimos. Outros, por sua vez, usam o termo “reações de interesterificação” em similaridade ao termo alemão “Umesterung”. A rigor, a troca do grupo acil e alquil entre dois ésteres é denominada interesterificação, do inglês, “ester interchange.”

A interesterificação pode ser classificada como uma reação de dupla troca onde, a partir de dois ésteres A e B diferentes, é possível permutar o grupo acil de A para B e trocar o grupo alquil B para A formando dois ésteres diferentes C e D, como descreve a equação seguinte:

• Equação representativa da reação de interesterificação.

• Reação de alcoólise ou transesterificação.

O presente trabalho trata do processo de obtenção do biodiesel, determinado pela reação de transesterificação que pode ser definida como sendo: a reação entre 3 moléculas de álcool e 1 molécula de triglicerídeo (triéster) produzindo 3 moléculas de ésteres alquílicos e uma de glicerina (KNOTHE et al., 2006).

De acordo com Zagonel et al., (2000), o óleo a ser usado para a obtenção de biodiesel deveria

estar isento de umidade e com uma acidez abaixo de 2mg KOH/g de óleo. Isso porque a água presente no meio reacional facilitaria a formação de sabões, como é mostrado nas equações a seguir, e os ácidos graxos livres presentes reagiriam em meio alcalino promovendo as reações de saponificação.

• Equação química mostrando a reação de hidrólise, etapa que antecede a reação de saponificação:

RCOOCH3 (l) + H2O (l) RCOOH (l) + CH3OH (l)

Éster alquílico água ácido graxo livre álcool

• Equação química representando a reação de saponificação.

RCOOH (l) + NaOH (aq) RCOO− Na+ + H2O (l)

Ácido graxo livre base sabão água

Teoricamente, a transesterificação do óleo vegetal ocorre por uma reação reversível, em que um éster é transformado em outro pela mudança na porção alcóxi, cuja otimização depende de fatores como a razão molar álcool/óleo, a concentração e o tipo de catalisador, a acidez da matéria prima, a temperatura, pressão e tempo de reação, a agitação do meio reacional e o índice de umidade presente no óleo. Contudo, durante a produção de ésteres alquílicos de óleos vegetais a reação reversa é consideravelmente negligenciável porque o glicerol formado na reação não é miscível no produto, levando a um sistema de duas fases. Com isso, do ponto de vista termodinâmico, a freqüência de colisões entre as moléculas dos produtos é reduzida drasticamente, inviabilizando a reação reversa (DORADO et al., 2004). No processo de transesterificação as reações (ou etapas) que ocorrem são as seguintes:

• Triglicerídeo (TG) adicionado ao álcool (ROH) formando diglicerídeo (DG) e monoéster de biodiesel (RCO2R).

• Diglicerídeo (DG) na presença de um álcool (ROH) formando monoglicerídeo e monoéster de biodiesel (RCO2R):

• Monoglicerídeo (MG) na presença de um álcool (ROH) formando glicerina (GL) e monoéster de biodiesel (RCO2R):

Como pode ser exemplificado pelas etapas descritas acima, diacilgliceróis (DG) e monoacilgliceróis (MG) podem ser considerados intermediários durante a reação de transesterificação. Dessa forma, a concentração de vários tipos de glicerídeos e a concentração máxima que estes intermediários podem variar de reação para reação, depende das condições em que a transesterificação é realizada, as quais podem ser minimizadas (KNOTHE et al., 2006).

A figura 05 representa genericamente a reação de transesterificação. A proporção de triglicerídeo e álcool é de 1:3, entretanto, será necessário um excesso de álcool para o deslocamento do equilíbrio químico na direção de maior formação de produtos (FREEDMAN et al., 1984; MEHER et al., 2006; SHARMA et al., 2008). O catalisador pode ser um ácido ou uma base. Pela relação molar dos reagentes, nota-se que o peso molecular de uma molécula típica de éster é geralmente 1/3 da massa molar de uma molécula de óleo de soja, e, portanto, tem uma viscosidade muito menor (SANCHEZ, 1990).