A produção de biodiesel por transesterificação dos óleos vegetais

GLICERINA: UM RESÍDUO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL.
Fernanda Bertozzo, UNESP, [email protected]
Jorge de Lucas Júnior, UNESP, [email protected]
Ana Carolina da Costa Lara, UNESP, [email protected]
RESUMO: O processo de produção de biodiesel por reação de transesterificação, método
empregado pela maioria das indústrias, gera como subproduto a glicerina bruta. São buscadas
novas aplicações para os grandes volumes de glicerina gerados. Apesar de ser uma matériaprima com alto valor agregado, com aplicações em diversos setores, a glicerina, oriunda da
produção de biodiesel, contém muitas impurezas, por isso é denominada glicerina bruta. Para
atender as exigências das indústrias deve ser purificada, um processo complexo e caro. Pela
grande quantidade produzida atualmente, a purificação torna-se economicamente inviável.
Neste sentido, a determinação da viabilidade econômica de uma indústria de biodiesel deve
considerar a receita obtida com a venda da glicerina bruta. O objetivo deste trabalho foi,
mediante revisão do conhecimento científico acumulado na literatura, demonstrar a
problemática atual deste importante subproduto da produção de biodiesel, e descrever alguns
métodos de tratamento e reaproveitamento.
PALAVRAS CHAVE: Energia renovável; Óleos; Transesterificação; Glicerina bruta.
INTRODUÇÃO
“O Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PROBIODIESEL) é um
programa do Governo Federal que objetiva a implementação de forma sustentável, tanto
técnica como economicamente, da produção e uso do biodiesel, com enfoque na inclusão
social e no desenvolvimento regional, através da geração de emprego e renda” (PORTAL
BIODIESEL, 2006).
O biodiesel é um biocombustível produzido a partir de biomassa renovável que visa
substituir parcial ou totalmente os combustíveis de origem fóssil.
A produção de biodiesel, na maioria das vezes, é feita por meio de uma reação química,
a transesterificação, que consiste na reação de um óleo vegetal com um álcool (metanol ou
etanol), catalisada por um ácido ou uma base. Este processo fornece um sistema bifásico, uma
fase não-polar de ésteres de ácidos graxos (biodiesel) e outra mais densa constituída de
glicerina e outros componentes residuais do processo (Figura 1). Após decantação e
separação, o biodiesel é purificado por um processo de lavagem com água para retirar
resíduos de glicerina livre e outros contaminantes (NOUREDDINI, 2001). Para cada mil litros
de biodiesel produzido, são geradas, aproximadamente, 100 toneladas de glicerina bruta, a
qual possui baixo teor de pureza.
Fonte: PLANO NACIONAL DE AGROENERGIA (2006)
Figura 1: Fluxograma básico de transesterificação.
A produção de biodiesel trouxe um desafio para as indústrias responsáveis pelo processo
em relação ao o que fazer com o subproduto glicerina gerado durante o processo de
transesterificação dos óleos vegetais. Especialistas afirmam que a produção já é maior que a
demanda.
A glicerina, cujo nome químico é glicerol e a fórmula é C 3 H 5 (OH) 3 , é estável em
condições normais de uso e estocagem. Decompõe em temperatura acima de 290ºC, formando
um gás corrosivo denominado acroleína (TEVES, 2003).
É uma substância química versátil, quando purificada, pode ser utilizada como matériaprima básica para diversos tipos de indústrias, como, por exemplo, umectante em cosméticos,
tabaco, alimentos, remédios, lubrificantes, plastificantes, espessantes e componentes de
resinas alquídicas, muito utilizadas em tintas e vernizes, e até na fabricação de explosivos.
De acordo com Pinto et al. (2005) e Shreve & Brink Jr (1980), as principais impurezas
encontradas na glicerina advinda do processo de produção de biodiesel são: água, catalisador
(alcalino ou ácido), álcool (não reagido), impurezas provindas dos reagentes, ácidos graxos,
ésteres, propanodióis, monoéteres, oligômeros de glicerina e polímeros. Estas impurezas
variam em função da natureza do óleo vegetal, que é influenciada pela região de cultivo e tipo
de matriz vegetal, como mamona, soja, algodão, girassol e outras (FERRARI et al., 2005;
PINTO et al., 2005).
Segundo Silveira (2007), as indústrias produtoras de biodiesel, com destaque para as de
pequeno porte, não sabem o que fazer com a glicerina bruta, algumas estão diminuindo sua
produção por não terem um destino adequado para este subproduto.
Weber (1993), citado por Bender (1999), relata que uma indústria de biodiesel
construída em 1990 e localizada na cidade de Aschach, Áustria, possui capacidade para
produzir 12 milhões de litros de biodiesel ao ano; aproximadamente 30% dos investimentos
totais foram empregados na construção de uma planta para purificação da glicerina bruta.
A grande problemática é que o processo de purificação da glicerina bruta costuma ser
oneroso e complexo. Atualmente, técnicas empregadas para o tratamento deste resíduo são
estudadas por vários pesquisadores. Já que, se não tiver um destino adequado, a glicerina pode
constituir um grande problema ambiental.
A queima da glicerina bruta ou a formação de briquetes (lenha artificial), com o objetivo
de aproveitar o poder calorífico, inicialmente parecia uma solução para o problema;
entretanto, o processo de queima propicia a liberação de NOx, um conjunto de gases
poluentes e, por este motivo, seu emprego não está sendo estimulado.
Holanda (2004) descreve que a destilação da glicerina bruta recupera o excesso de
álcool utilizado na reação de transesterificação e a glicerina; no entanto, gera um subproduto
denominado de resíduo glicérico. O inconveniente deste processo é o elevado consumo de
energia, além do baixo rendimento, pois é formado um grande volume de resíduo glicérico,
para o qual não há recomendação descrita de utilização.
Swearingen (2006) relata que a adição de ácidos fortes a fim de neutralizar o catalisador
presente na glicerina bruta e provocar a reação de hidrólise dos sabões presentes, reação
inversa e de saponificação, causa a separação em duas ou mais fases. Então, os produtos
devem ser fisicamente separados e tratados de forma individual.
De acordo com as pesquisas de Speight (2002) e Salvador (2006), a extração da fase
gordurosa da glicerina bruta pode ser feita a partir de um fluxo de água em contracorrente
com o ácido graxo, o que resulta em uma solução aquosa com aproximadamente 12% de
glicerol. Após o processo, a solução de glicerina é concentrada por evaporação, originando o
cru do hidrolisador, que é deixado em repouso sob altas temperaturas para redução das
impurezas presentes. Então, o cru é destilado sob pressão reduzida e temperatura elevada. A
adição de pequena quantidade de soda cáustica ao efluente do destilador resulta na
saponificação das impurezas gordurosas impedindo a destilação da glicerina com estas
impurezas. A glicerina destilada é condensada em temperaturas decrescentes em três estágios
diferentes. A purificação final é feita por clareamento por troca iônica ou carvão ativado,
seguida de filtração.
Robra et al. (2006) estudaram a compostagem da glicerina bruta misturada a resíduos
orgânicos a fim de produzir adubo. Concluíram que o processo é possível e bastante simples,
produzindo um composto com elevado teor de potássio. No entanto, advertem que a umidade,
os níveis de oxigênio e a temperatura devem ser mantidos na faixa ideal.
Robra (2006) sugeriu como alternativa, a geração de biogás através da biodigestão da
glicerina bruta misturada a outros resíduos líquidos ou semi-líquidos de fácil degradabilidade
microbiana. Concluiu ser este um processo viável, produzindo aumento na produção de
biogás.
Guimarães et al. (2006) empregaram a glicerina bruta no preparo de compósitos de
amido de milho e fibras de bananeira. Testes preliminares demonstraram que a glicerina bruta,
devido à sua alcalinidade residual, originou compósitos mais homogêneos e com melhores
propriedades que os produzidos com glicerol comercial.
Guimarães et al. (2007) investigaram o comportamento mecânico de compósitos
preparados a partir de amido plastificado com resíduos brutos do processo de
transesterificação de óleos e gorduras, com adições de diferentes porcentagens de fibras
vegetais. Obtiveram como resultados preliminares, compósitos com boas propriedades
mecânicas, sendo uma alternativa para agregação de valor aos subprodutos da produção de
biodiesel.
A glicerina também pode ser utilizada na alimentação animal. Em ruminantes, a
glicerina foi empregada como substância glicogênica em dietas para vacas com elevada
produção de leite (SCHRÖDER & SÜDEKUM, 1995). Foi também testada nas dietas de aves
como fonte de energia, onde a inclusão de até 5% de glicerina bruta não afetou o desempenho
dos animais, mas, de acordo com os autores, deve-se ficar atento à possível concentração
residual de metanol resultante da separação de ácidos graxos da produção de biodiesel, haja
vista a toxidez desta substância para os animais (CERRATE et al., 2006). Lammers et al.
(2008) acrescentaram até 15% de glicerina bruta na dieta de galinhas poedeiras e não notaram
nenhuma alteração sobre o consumo diário de ração e produção, peso e massa dos ovos.
Quando comparado a outros ingredientes energéticos (óleos vegetais, ácidos graxos e suas
combinações) nas dietas para suínos em crescimento e terminação, a inclusão da glicerina
proporcionou maior consumo diário de ração e, conseqüentemente, melhor ganho diário de
peso (KIJORA et al., 1997). Foi avaliada a adição de níveis crescentes de glicerol
(componente da glicerina bruta) na dieta de suínos; os resultados iniciais indicaram que o
produto, até o nível de 9%, pode ser utilizado como ingrediente energético nas rações de
suínos em crescimento e terminação, sem afetar o desempenho e as características da carcaça
dos animais (BERENCHTEIN et al., 2008).
Purificação et al. (2008), exploraram a utilização de compostos de cobalto como agentes
complexantes de íons de potássio na pré-purificação da glicerina bruta. Como resultados
preliminares afirmaram ser esta uma estratégia economicamente viável, já que o agente
complexante pode ser recuperado e reutilizado no processo.
O tratamento e/ou o reaproveitamento da glicerina bruta são de extrema importância,
tendo em vista que este subproduto, hoje considerado um resíduo problemático da produção
de biodiesel, pode ser convertido em produtos de valor agregado.
CONCLUSÕES
A utilização da glicerina bruta é muito desejável, embora esse não seja um objetivo fácil
de ser alcançado, já que este subproduto do processo de produção de biodiesel se encontra
misturado a restos de óleo/gordura, água, álcool não reagido e catalisador. A purificação da
glicerina, requisito básico para o seu emprego em algumas áreas, é um processo oneroso e
complexo. Se não for encontrada uma solução técnica e ambientalmente correta para este
subproduto, o programa do biodiesel poderá entrar em colapso.
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