RESUMO
O presente trabalho teve como objetivo a produção contínua de biodiesel a partir da
hidroesterificação do óleo de crambe (Crambe abyssinica H.) em condições
pressurizadas. As reações foram conduzidas em um reator tubular operando em
regime contínuo, em que, na etapa de hidrólise, a influência das variáveis de
processo foi avaliada utilizando planejamento experimental Box-Behnken, testando
três níveis das variáveis temperatura (275, 290 e 305 °C), razão mássica água:óleo
(1:1, 2:1 e 3:1) e percentual de cossolvente (25, 50 e 75%). Na etapa de
esterificação dos ácidos graxos livres (AGLs) utilizou-se etanol pressurizado e o
efeito das variáveis temperatura (275 e 300 °C), razão molar AGL:etanol (1:6, 1:9,
1:12 e 1:15) e tempo de reação (10, 20 e 30 minutos) foi avaliado. A
transesterificação do óleo foi realizada com etanol em condições pressurizadas, para
efeito comparativo com os resultados da hidroesterificação. Os resultados obtidos na
etapa de hidrólise indicam que as variáveis avaliadas apresentaram efeito
significativo (p<0,05) na formação dos AGLs. A temperatura de reação apresentou
efeito positivo, se mostrando como variável de maior significância. O aumento do
percentual de cossolvente provocou decréscimo no teor de AGLs. A variável razão
mássica água:óleo apresentou efeito positivo sobre os teores de AGLs, porém,
implicou menor influência. Na otimização, o teor de AGLs predito foi de 82,52% a
305 °C, razão água:óleo de 1:1 e 75% de cossolvente (em relação à massa de óleo),
estando de acordo com o valor obtido experimentalmente de 82,47±0,4%. A cinética
da reação foi obtida e pode-se constatar que os teores de AGLs aumentaram com o
acréscimo da temperatura, no entanto, o equilíbrio termodinâmico pode ser
observado a partir de 14 minutos. Para os resultados referentes à etapa de
esterificação, constatou-se que o aumento da razão molar (AGL:etanol), temperatura
e tempo de residência favoreceu a conversão dos AGLs em ésteres etílicos. Em 20
minutos, ~96,8% de conversão dos AGLs pode ser alcançada a 300 °C e razão
molar AGL:etanol de 1:15. Em relação ao rendimento em ésteres, ~98% foram
obtidos a 300 °C, 20 minutos, na razão molar AGL:etanol de 1:12, em seguida, com
o aumento de tempo e razão molar AGL:etanol não foram observados melhores
percentuais e o equilíbrio na reação foi constatado. Na etapa de transesterificação
em condições pressurizadas, o aumento do tempo e temperatura implicou melhores
xiv
rendimentos em ésteres etílicos, no qual 88,9% foram alcançados a 325 °C e 35
minutos, podendo ser constatado decréscimo a partir de 45 minutos. Em
comparação com o método em duas etapas, em que o mesmo necessitou de
apenas 34 minutos e 300 °C para a obtenção de elevados percentuais em ésteres
(~98%), a transesterificação resultou em menores rendimentos em ésteres sob
condições mais drásticas de reação (325 °C/35 minutos). Dessa forma, a reação de
hidroesterificação pode ser apontada como método eficiente na produção de
biodiesel, visto que esta levou a uma maior eficiência em relação ao rendimento em
ésteres, demonstrando as vantagens na produção de biodiesel.
Palavras-chave: ácidos graxos livres; ésteres etílicos; etanol; processo contínuo;
cossolvente.