Detalhes sobre as etapas de produção de biodiesel
O processo de produção de biodiesel é composto das seguintes etapas: preparação da matéria-prima, reação de transesterificação, separação de fases, recuperação e desidratação do álcool, destilação da glicerina e purificação desse combustível renovável.
A seguir e nas próximas páginas, explicações dessas fases, as formas de transesterificação e a produção de biodiesel através de craqueamento.
Preparação da matéria-prima
Caso necessário, a matéria-prima deve ser submetida a um processo de neutralização e de secagem. A acidez é reduzida por uma lavagem com solução alcalina de hidróxido de sódio ou de potássio. A umidade da matéria-prima deve ser muito baixa.
Transesterificação
É a reação de um lipídio com um álcool para formar ésteres e um subproduto, o glicerol (ou glicerina). Como essa reação é reversível, faz-se necessário um excesso de álcool para forçar o equilíbrio para o lado do produto desejado. A estequiometria para a reação é de 3:1 (álcool:lipídio). Contudo, na prática, essa relação é de 6:1 para aumentar a geração do produto.
A transesterificação ocorre em uma seqüência de três subreações consecutivas e reversíveis, com di e monoglicerídeos como intermediários, e as proporções estequiométricas são três moles de álcool por mol de triglicerídeo, óleo vegetal.
Entretanto, algum excesso de álcool é necessário para aumentar o rendimento da conversão e permitir a posterior separação dos ésteres do glicerol.
Após a obtenção e purificação do óleo vegetal a partir das sementes ou amêndoas, geralmente mediante operações de trituração, laminação, cozimento e extração do óleo bruto, pode ser efetuada sua conversão em biodiesel. De uma forma simplificada, as etapas típicas em um processo de transesterificação, no presente estado de desenvolvimento, são:
a. Álcool e o catalisador são misturados em um tanque com um agitador.
b. Óleo vegetal é colocado em um reator fechado contendo a mistura álcool/catalisador. O reator é usualmente aquecido à aproximadamente 70oC para aumentar a velocidade da reação, que leva entre 1 a 8 horas.
c. Ao final da reação, quando se considera convertido um nível suficiente de óleo vegetal, os ésteres (biodiesel) e a glicerina são separados por gravidade, podendo ser adotadas centrífugas para agilizar o processo.
d. O álcool em excesso é separado do biodiesel e da glicerina por evaporação sob baixa pressão (evaporação flash) ou por destilação. O álcool recuperado volta ao processo.
e. O biodiesel deve ser purificado e em alguns casos, lavado com água morna para remover resíduos de catalisador e sabões.
Transesterificação supercrítica com metanol
A transesterificacao com metanol supercrítico tem sido considerada muito efetiva, produzindo uma conversão de mais de 95% em apenas 4 minutos. As melhores condição para a reação têm sido: temperatura de 350oC, pressão de 30Mpa e razão entre metanol e óleo de 42:1 para 240 segundos. O tratamento supercrítico de lipídeos com o solvente adequado, como o metanol, depende da relação entre temperatura, pressão e propriedades termofísicas tais como constante dielétrica, viscosidade, massa específica e polaridade.