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Anabela Videira
Escola Secundária Morgado Mateus
Vila Real / Vila Real
12º Ano - Química
Amigos do Ambiente
7 alunos + 1 professora
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O nosso trabalho consistiu na produção de
Biodisel a partir de óleos usados.
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A primeira etapa fizemos uma pesquisa sobre o que é o Biodisel e a segunda etapa
consistiu na realização da actividade prático – laboratorial, todo o trabalho foi
realizado durante o segundo período.
A seguir será introduzidos os diapositivos do trabalho que elaboramos.
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Trabalho realizado por:
Ana Filipa, Artur, Bruna, Diogo, Inês, Paulo, Ricardo
12ºB
Ano Lectivo 2009/2010
Escola Secundária/3 Morgado de Mateus – Vila Real
Rua Dr. Sebastião Ribeiro 5000 VILA REAL
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Os biocombustíveis deverão exercer um papel muito importante mundialmente no futuro, motivada principalmente por considerações de ordem ambiental, pela elevação dos preços do petróleo no mercado internacional e pela incerteza na oferta de combustíveis fósseis num médio e longo prazo.
Os biocombustíveis deverão exercer um papel muito importante mundialmente no futuro, motivada principalmente por considerações de ordem ambiental, pela elevação dos preços do petróleo no mercado internacional e pela incerteza na oferta de combustíveis fósseis num médio e longo prazo.
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O biodiesel é uma mistura de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos gordos e pode ser produzido a partir de uma grande variedade de óleos vegetais e gorduras animais, pelo processo de transesterificação de triglicerídeos com um álcool de cadeia curta (metanol ou etanol).
O biodiesel constitui uma alternativa ao diesel, não obrigando os motores a sofrerem alterações significativas.
Pode ser utilizado na forma pura (B100) e, devido a ser um produto miscível, em qualquer percentagem de mistura com diesel (B50, B20, etc.). Com a sua utilização, a vida útil de um motor pode aumentar, visto o biodiesel ser um óptimo lubrificante.
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As principais vantagens do biodiesel são:
apresenta baixo risco de explosão (ponto de auto ignição 176ºC) o que permite fácil transporte e armazenamento;
é uma fonte de energia renovável que pode dar um contributo importante na redução do consumo dos combustíveis fósseis;
decompõe-se facilmente por via biológica em caso de acidente.
As suas desvantagens são:
aumento das emissões de NOx;
elevada quantidade de glicerina obtida como subproduto da produção de biodiesel (que só consegue ser introduzida no mercado a preços inferiores aos actuais).
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A cor e o odor do biodiesel variam um pouco em
relação ao óleo vegetal escolhido como matéria-prima. Em
geral, o produto é amarelo podendo ser muito claro ou
mesmo alaranjado. O odor é parecido com o do óleo
vegetal de origem.
Actualmente, o método utilizado na produção de
biodiesel é a transesterificação de fontes biológicas
renováveis tais como os óleos vegetais e as gorduras
animais, com um álcool (metanol ou etanol), levando à
formação de glicerina e de ésteres.
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A transesterificação consiste na cisão de um éster quando reage com álcool, em geral o metanol, na presença de um catalisador.
Os catalisadores mais utilizados são os hidróxidos alcalinos (NaOH ou KOH), carbonatos e metilatos ou etilatos de sódio ou potássio.
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Triéster original
A Transesterificação
Biodiesel
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A sua produção pode ser através de catálise homogénea ou heterogénea. A
catálise homogénea divide-se em catálise ácida ou básica, a heterogénea utiliza
catalisadores heterogéneos como as enzimas, silicato de titânio, compostos de
metais alcalino-terrosos, resinas permutadoras, entre outros.
A catálise heterogénea é mais vantajosa pois obtém-se uma glicerina de maior
pureza, mas apresenta custos mais elevados de investimento inicial, em virtude
do elevado preço dos catalisadores, o que representa uma grande desvantagem.
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Hidrólise é uma reacção química em que a água é utilizada ou gerada durante a quebra ou formação de um composto.
Isso é alcançado pela quebra de uma ligação covalente no composto através da inserção de uma molécula de água ou álcool.
Na produção de biodiesel, a hidrólise é utilizada quando se tem uma matéria-prima que apresenta uma grande quantidade de ácidos gordos livres e deseja-se convertê-la em biodiesel.
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1ª ETAPA
SECAGEM E FILTRAÇÃO DO ÓLEO ALIMENTAR USADO ( OAU)
Esta etapa consiste no tratamento do óleo usado que vai ser usado como reagente na reacção de transesterificação. Utiliza-se o sulfato de
magnésio anidro, pois este tem capacidade de absorver a água existente no OAU. A quantidade de sulfato de magnésio anidro é de 1g/100
ml de OAU.
Para separar a mistura AO + sulfato de magnésio e resíduos da fritura que se encontram no óleo utiliza-se uma filtração por sucção.
PROCEDIMENTO
1- Medir o OAU
2- Pesar a massa de MgSO4 anidro adequada para o volume de OAU anterior.
3- Transferir o OAU para o copo de precipitação de 150 ml
4- Adicionar o MgSO4 ao OAU
5- Introduzir a barra magnética no copo e colocar na placa de agitação
6- Deixar agitar a mistura durante 30 min
7- Filtrar a mistura por sucção
8- Transferir o OAU seco e filtrado para um frasco de vidro e rotular
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1ª ETAPA
AgitaçãoAgitação Filtração por sucçãoFiltração por sucção
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2ª ETAPA
MISTURA DO METANOL COM O CATALISADOR
O objectivo desta etapa é dissolver o hidróxido de sódio (catalisador) no metanol (reagente) .
Relativamente ao cálculo da massa de hidróxido de sódio e do volume de metanol a usar, é de considerar as seguintes proporções para a mistura :
A quantidade de metanol depende da quantidade de OAU. Deve-se verificar a seguinte relação:1000 ml de OAU para 200 ml de metanol.
A quantidade de NaOH ( catalisador) depende da quantidade de OAU. Deve-se verificar a seguinte relação:1000 g de OAU para 3,5 g de
NaOH.
PROCEDIMENTO
1- Medir um certo volume de OAU seco e filtrado ou óleo alimentar puro ( OAP).
2- Determinar a massa do volume de OAU ou do OAP .
3- Calcular a massa de hidróxido de sódio (NaOH), através da relação acima referida .
4- Pesar a massa de hidróxido de sódio calculada.
5- Triturar o hidróxido de sódio até redução a pó.
6- Calcular o volume de metanol através da relação acima referida.
7- Medir o volume de metanol calculado.
8- Transferir o hidróxido de sódio e o metanol para um copo de precipitação.
9- Colocar o copo na placa com agitação e deixar a agitar a mistura até a dissolução completa do NaOH.
10- Interromper a agitação e tapar o copo com um vidro de relógio .
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2ª ETAPA - Resultados
NaOH dissolvido em metanolNaOH dissolvido em metanol
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3ª ETAPA
REACÇÃO DE TRASESTERIFICAÇÃO
O óleo alimentar, usado ou não, reage com o metanol na presença do hidróxido de sódio (catalisador) que tem por função
aumentar a velocidade da reacção, formando-se biodiesel (produto da reacção) e glicerina (subproduto) e obtendo-se o
catalisador. A duração da reacção é de cerca de trinta minutos e ocorre a uma temperatura de 64 ºC.
PROCEDIMENTO
1- Efectuar a montagem como indica a figura.
2- Transferir o óleo para o balão de duas tubuladuras de fundo redondo.
3- Colocar o balão com o óleo em banho-maria, e deixar aquecer até que o óleo atingir uma temperatura de 65º C .
4- Adicionar a mistura de hidróxido de sódio e metanol ao óleo aquecido.
5- Deixar a agitar a mistura anterior durante, pelo menos, 60 minutos, mantendo a temperatura da reacção entre os 65ºC - 68ºC.
6- Interromper o aquecimento e agitação após os 60 minutos e transferir, com cuidado, para uma ampola de decantação e
esperar que a temperatura baixe até a temperatura ambiente.
7- Registar as observações.
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3ª ETAPA
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4ª ETAPA
SEPARAÇÃO DA GLICERINA DO BIODIESEL
Nesta etapa procede-se à separação da glicerina (fase mais densa e mais escura ) do biodiesel (fase menos densa e mais
clara),por decantação, após arrefecimento dos produtos da reacção. Juntamente com a glicerina está misturado o catalisador. PROCEDIMENTO
1- Separar, por decantação , a glicerina do biodiesel , recolhendo as fracções em recipientes diferentes e devidamente rotulados.
2- Determinar o volume e a massa do biodiesel separado
GlicerinaGlicerina
DecantaçãoDecantação
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LAVAGEM DO BIODIESEL
Nesta etapa, adiciona-se água ao biodiesel para remover vestígios de catalisador, metanol e glicerina. Por decantação separa-se a água da lavagem
(fase mais densa) do biodiesel (fase menos densa). Realiza-se duas ou três lavagens.
PROCEDIMENTO
1ª Lavagem
1- Transferir o biodiesel para uma ampola de decantação.
2- Adicionar água destilada quente (mais ou menos a 40ºC) ao biodiesel contido na ampola de decantação.
3-Agitar a ampola correctamente.
4-Colocar a ampola no suporte e deixar repousar.
5-Separar, por decantação, a água de lavagem, fase inferior, do biodiesel.
2ª Lavagem
6-Repetir os passos 1 e 2.
7-Transferir o biodiesel para um recipiente.
8-Rotular o recipiente.
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5ª ETAPA
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6ª ETAPA
SECAGEM E FILTRAÇÃO DO BIODIESEL LAVADO
A secagem e filtração do biodiesel lavado é idêntica ao procedimento seguido na primeira etapa (secagem do óleo usado).
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Usando o biodiesel obtido, colocamo-lo dentro de uma lamparina e acendemos a corda.Inferimos que obtivemos o biodiesel uma vez que a lamparina acendeu.
7ª ETAPA
VERIFICAÇÃO
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Os alunos foram sempre envolvidos em todas as decisões que se tinham de tomar. As dificuldades encontradas relacionaram-se com o protocolo a escolher para a produção do biodisel, pois o primeiro que se escolheu não resultou em laboratório, pelo que os alunos foram orientados em analisar o que teria corrido mal e como deveria ser substituído de forma a conseguir-se um protocolo final.O trabalho foi desenvolvido ao longo do 2º Período, primeiro com uma pesquisa e de seguida com a parte laboratorial, esta última decorreu aproximadamente durante uma semana.As fotos estão incluídas nos diapositivos anteriores.
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Os conceitos adquiridos pelos alunos estão incluídos na unidade 2 “Combustíveis, Energia e ambiente” no tema “Combustíveis alternativos e algumas alternativas aos combustíveis”. Deste modo, o projecto enquadra-se no plano de estudos dos alunos.A divulgação do projecto será realizada nos dias 7 e 8 de Junho na Semana da Ciência que decorrerá na escola.
http--www_lamtec-id_com-img-projecto-info-biodiesel2
http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0100-40422007000500053
Simões,Teres a, Queirós, Maria Alexandra e Simões, Maria Otilde. 2009. Química em contexto, 12º Ano. 1ª Edição, Porto: Porto Editora