7.2.3 O Uso de Álcoois e Co-solventes

No processo de obtenção de biodiesel sempre será necessário a utilização de um álcool, sendo que o metanol é o mais utilizado mundialmente, devido principalmente ao menor custo. Nos EUA o metanol chega a ser 50% mais barato que o etanol. No entanto, em algumas regiões, mais notadamente no Brasil, a disponibilidade de matéria prima e tecnologia permitem a produção economicamente viável de etanol por processos fermentativos, resultando em um álcool mais barato que o metanol. Alguns estudos já foram realizados usando vários alcoóis de até 8 carbonos, segundo Darnoko e Cherian (2000) apud KUCEK (2004); Barnwal e Sharma (2004) apud KUCEK (2004) como é exemplificado pela tabela 03.

As propriedades destes alcoóis são determinantes das propriedades dos ésteres etílicos formados na transesterificação. Como mostra a tabela 03, a massa molar dos alcoóis atingem valores de no máximo 74,123 g.mol-1. Dessa forma, estima-se que não será apropriado um maior valor, uma vez que é diretamente proporcional à temperatura de ebulição do mesmo. Sendo assim, um maior ponto de ebulição torna o reaproveitamento do álcool por destilação do biodiesel um processo de maior custo. A densidade também é um fator importante, que sendo uma função da massa molar e das interações intermoleculares, nota-se pela tabela 03 que varia de no mínimo 0,7855 e no máximo 0,8098g.mL-1, o que tornaria esses álcoois mais apropriados para atender as especificações estabelecidas pelas normas nacionais e internacionais. Também já foi demonstrado que os ésteres derivados destes álcoois oferecem a vantagem de exibir pontos de congelamento inferiores aos observados nos ésteres metílicos correspondentes (KNOTHE et al., 2006).

7.2.4 Métodos de Obtenção de Biodiesel

Os parâmetros que influem no rendimento e na velocidade no processo de obtenção de biodiesel são: tipo de catalisador, proporção molar entre álcool e óleo, temperatura, tempo de reação, grau de refino do óleo vegetal empregado, efeito da presença de umidade, nível de agitação do sistema e teor de ácidos graxos livres. Segundo Knothe et al., (2006) a condição padrão para a transesterificação metílica tem se definido com os parâmetros: temperatura de 60°C, razão molar álcool: óleo de 6:1 e tempo de reação de 1 hora. Outros alcoóis têm exigido temperaturas mais altas, no caso do etanol: 75°C.

A maioria dos estudos tem demonstrado resultados não necessariamente condizentes, sendo realizados com variáveis independentes as quais podem ser diferentes ou não. No caso do trabalho de Kucek (2004) usando um excesso considerável de etanol (1:12) obteve rendimentos de 97,2%, a 70°C usando 0,3% de hidróxido de sódio (NaOH). Já com hidróxido de potássio (KOH) foi possível reduzir em 40% a formação de sabões em proporção óleo/etanol de 1:12, também a 70°C com 1% do catalisador. De acordo com Brandão et al., (2005), as melhores condições reacionais para a obtenção do biodiesel etílico de babaçu são: relação óleo/etanol 1:9,45, teor de KOH de 2,0%, 60 min e a 30ºC, com um teor de ésteres de 98,23%, acima do estabelecido pela norma européia prEN 1403 e rendimento de biodiesel em massa de 80,69 %. Comparando-se estes trabalhos é possível concluir que o uso de KOH, em menores concentrações (em torno de 1%) e maior excesso de etanol a temperaturas mais baixas, menores que 70°C, tendem a melhorar o rendimento. Observa-se ainda pelo trabalho de Faccio (2004), que para atingir conversão máxima de 96,2% de ésteres etílicos, usando óleo de mamona, foi necessário utilizar maior temperatura (70°C), razão molar óleo/etanol (1:9) e maior teor de catalisador: 1,5% de NaOH, mostrando que o tipo de óleo pode ser uma variável de grande influência na otimização do processo de obtenção de biodiesel.

Um exemplo de trabalho inovador, em termos de substituição da fonte de energia empregada para a obtenção de biodiesel é o de Rodrigues et al., (2009) que realizou o estudo da reação de transesterificação assistida por ultrassom a 40kHz de freqüência, em condições ambientes de temperatura e pressão, produzindo biodiesel etílico de óleo de soja, obteve um rendimento de 91,8%, com 0,35% de hidróxido de sódio e 30 minutos de reação, na razão molar óleo/etanol de 1:10,2.

Líquidos iônicos têm sido investigados de diversas maneiras para a produção de biodiesel. Como exemplo tem-se o estudo da produção de biodiesel via enzimática usando o líquido iônico 1-n-butil-3-metil imidazólio-bis (trifluoro metil sulfonil) imida por Gamba (2008), a 30°C na presença de água. Uma das desvantagens deste método seria o alto tempo de reação (8h) para atingir cerca de 90% de rendimento e a grande quantidade de solventes usados: relação mol/mol de etanol/água 85:15, apesar de poderem ser reaproveitados no final do processo via destilação, percebe-se que sempre haverá uma perda significativa, agregando prejuízos ao processo. De acordo com Knothe et al., (2006) o uso de co-solventes tais como metil terc-butil éter (MTBE) e tetrahidrofurano (THF), também têm se mostrado interessante por aumentar sensivelmente a velocidade do processo, uma vez que geraria um sistema monofásico durante a reação, superando a miscibilidade limitada dos álcoois no óleo vegetal, principalmente em relação ao etanol.