Purificação do glicerol proveniente da produção de biodiesel
Autor: Nauro da Silveira Junior (Currículo Lattes)
Resumo
O glicerol, gerado no processo de obtenção do biodiesel, teve sua produção aumentada devido aos incentivos governamentais para o setor de bicombustíveis. As impurezas do glicerol são características da rota catalítica alcalina promovida em meio homogêneo. Esta rota de reação é a mais utilizada, pois os catalisadores alcalinos, como NaOH e NaCH3O, são os que apresentam maior atividade. As principais impurezas encontradas no glicerol são pigmentos, íons metálicos, além de álcool e sabões, e desta forma o glicerol não possui aplicabilidade, tornando-se um passivo para as unidades produtoras. Assim, o objetivo do presente trabalho foi estudar os efeitos das operações de adsorção, extração com solvente, floculação e cisão ácida na remoção de contaminantes do glicerol, obtido através das reações de transesterificação nos processos de produção de biodiesel. O trabalho foi dividido em duas partes: na primeira foi estudada a utilização da operação de adsorção na remoção dos contaminantes presentes no glicerol industrial pré-tratado, fornecido por uma unidade industrial da região; e na segunda parte, foi produzido o glicerol bruto em escala piloto, o qual foi submetido aos tratamentos de extração com solvente, floculação e cisão ácida. Para o estudo de adsorção foram utilizados o carvão ativado e a terra ativada como adsorventes, sendo empregada a metodologia da superfície de resposta, e foi demonstrado que o carvão ativado foi capaz de remover os contaminantes com maior eficiência. Assim, o carvão ativado foi utilizado nos estudos de equilíbrio, cinética e termodinâmica, além dos mecanismos de adsorção. Uma vez que a natureza dos contaminantes não foi determinada, uma metodologia de cálculo foi proposta para a modelagem do sistema. Estes estudos demonstraram que a adsorção foi favorecida em temperaturas menores, sendo então exotérmica, e que as ligações adsorvente-adsorbato foram essencialmente físicas (H < 40 kJ mol-1). O estudo cinético mostrou que o equilíbrio foi alcançado no primeiro minuto do processo, e que o mecanismo determinante na operação foi a difusão do adsorbato no filme da solução. O tratamento de adsorção não alterou o teor de cinzas do glicerol. O tratamento do glicerol bruto através da operação de extração com solvente, utilizando éter de petróleo e tolueno, não mostrou resultados promissores na purificação do glicerol, entretanto, utilizando a operação de floculação foi possível reduzir de forma significativa os teores de cinzas e matéria orgânica. O floculante utilizado foi um composto à base de quitina, glicerol e ácido sulfúrico, e foi estudado os efeitos da quantidade de floculante e o teor de água do glicerol para um pH final de 7,0. Os melhores resultados foram obtidos para o tratamento com menor quantidade de floculante (0,4% de quitina/glicerol, m/m) e maior teor de água, reduzindo o teor de cinzas para 2,6%. A cisão ácida também mostrou boa capacidade de remoção de cinzas e matéria orgânica. Foram utilizados os ácidos clorídrico, fosfórico e sulfúrico, sendo que no tratamento com este último foi obtido um teor de cinzas inferior a 1% no glicerol. Após os tratamentos do glicerol bruto por extração, floculação e cisão ácida, as amostras foram purificadas por evaporação, centrifugação (devido a viscosidade do glicerol) e adsorção com carvão ativado. A aplicação da adsorção após os tratamentos removeu mais de 95% de matéria orgânica residual e parte da umidade. As operações foram monitoradas pelas técnicas de infravermelho, ultravioleta-visível e ressonância magnética nuclear de hidrogênio. Assim, o tratamento de cisão ácida seguido de adsorção com carvão ativado produziu o glicerol com maior teor de pureza.