ESTUDO CINÉTICO DO ADSORVENTE CLV 98/900 EM PRODUTOS LÍQUIDOS ORG NICOS VISANDO A REDUÇÃO DA CONCENTRAÇÃO DE ÁCIDOS GRAXOS
Valtiane de Jesus Pantoja da Gama, Programa de Pós-Graduação em Química-PPGQ, Licenciada em Química, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA, valtianegama2@gmail.com
Ediane Patricia Pedrosa Braga, Graduanda em Química, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA, edianebraga1@hotmail.com
Nayara Carvalho Kluck Silva, Graduanda em Engenharia de Materiais, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA, nayarakluck@unifesspa edu.br
Jocelia Silva Machado Rodrigues, Programa de Pós-Graduação em Química-PPGQ, Licenciada em Química, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA, jocysmr@gmail.com
Silvio Alex Pereira da Mota, Docente no Programa de Pós-Graduação em Química-PPGQ e Faculdade de Engenharia de Materiais-FEMAT, Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA, silviomota@unifesspa.edu.br
RESUMO
Observando a corrida mundial por formas alternativas e renováveis de energia, os biocombustíveis oriundos do processo de craqueamento de resíduos (como óleo de fritura) são uma opção para substituir os derivados do petróleo. Porém o empecilho do uso direto desses biocombustíveis é devido a alta acidez que eles apresentam, devido à alta concentração de ácidos graxos livres (AGL) e olefinas. Desta forma o processo de adsorção é uma possível alternativa para remoção destes ácidos graxos presentes nos biocombustíveis. Neste contexto o presente trabalho utilizou o CLV 98/900 como adsorvente para ácidos graxos, onde realizou-se um estudo cinético observando o potencial adsortivo do CLV 98/900 em diferentes tempos (de 0 à 60 minutos). Observou-se que o CLV98/900 se mostrou eficiente para remover os AGL presentes no biocombustível, sobretudo no tempo de cinco minutos onde a acidez foi de 56,66mgKOH/g (valor inicial da acidez) para 34,34mgKOH/g.
Palavras-chave: Craqueamento, biocombustíveis, adsorção.
INTRODUÇÃO
Com a expansão da população mundial, a industrialização dos países em desenvolvimento e a globalização em todo o mundo, a demanda global de energia atingiu níveis sem precedentes (HEGER et al., 2020). E tendo em vista que a energia fóssil é uma das coisas mais importantes sem as quais a vida seria muito difícil neste mundo moderno, o esgotamento dos combustíveis fósseis, segurança energética e sérios problemas ambientais, tornam a energia limpa e a energia renovável (biocombustíveis) uma alternativa para diminuir essa problemática, que têm recebido grande atenção nos últimos anos (RAMKUMAR E KIRUBAKARAN, 2016; ZHU et al, 2017).
Existem diferentes tipos de matérias primas e rotas tecnológicas para a produção de biocombustíveis. Dentre as matérias primas pode-se citar, a biomassa celulósica, açúcar e amido e plantas oleaginosas (HUBER E CORMA, 2007; SHYAMSUNDAR, SHAMSHUDDIN E SAHU, 2013; EL KHATIB et al., 2018), bem como gorduras de origem animal, e até resíduos urbanos e agroindústrias, tais como óleos utilizados em processos de fritura (MOTA ET AL., 2014; BORUGADDA E GOUD, 2012). E dentre as rotas tecnológicas para produção de biocombustíveis, tem-se os processos de transesterificação, esterificação e o craqueamento, onde vale ressaltar que o craqueamento é citado como um processo promissor (RAMOS et al., 2011; WAKO et al., 2018; HERVY et al, 2018; SHIMADA et al, 2018).
O processo de craqueamento ocorre quando há a quebra de uma molécula por influência térmica (craqueamento térmico) ou por influência térmica e catalítica (craqueamento térmico catalítico), onde após a quebra de moléculas longas e pesadas dos hidrocarbonetos, ocorre a formação de moléculas menores e mais leves (GAUTO E ROSA, 2013; ANTUNES, 2007; CARREÑO et al, 2002). Porém, uma das desvantagens da utilização dos biocombustíveis oriundos do craqueamento, é a alta concentração de ácidos graxos (FERREIRA et al., 2017; COSTA et al., 2018; WANG et al., 2019; MOTA et al., 2014).
Dessa forma, a fim de solucionar essa problemática e diminuir a concentração dos ácidos graxos presentes nos biocombustíveis faz-se necessário a utilização de processos como a adsorção, uma vez que este processo é avaliado em diversos estudos como um processo eficiente, em especial quando trabalha-se com materiais de baixo valor agregado ou residual (KE et al., 2015; FERREIRA et al., 2017; MANCIO et al., 2018; MANCIO et al., 2015; SOUZA JR., 2017).
Nesse sentido o presente trabalho busca realizar o tratamento e um estudo cinético do PLO (Produto Líquido Orgânico) oriundo do craqueamento do óleo de fritura com o carbonato de sódio, aplicando o processo de adsorção, utilizando para isso o CLV98/900 como adsorvente, a fim de identificar o melhor tempo de adsorção e o potencial adsortivo do mesmo.
METODOLOGIA
Após realização do processo de craqueamento do óleo de fritura com carbonato de sódio, obteve-se o PLO. E a partir da síntese do material adsorvente CLV 98/900, feito a partir do método de difusão com carbonato de sódio e lama vermelha. Realizou-se o processo de adsorção do PLO com o CLV 98/900, onde o mesmo ocorreu via método de leito agitado, similar ao realizado por Mâncio, (2015), tendo como parâmetros a temperatura, a qual foi ambiente, a concentração de adsorvente (CLV98/900) que foi de 5% e o tempo de adsorção, o qual foi de 0 à 60 minutos. Vale ressaltar que a amostra de PLO foi caracterizada de forma físico-química antes e após o processo de adsorção, através do índice de acidez de acordo com a norma AOCS Cd3d-63.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
A Figura 1 mostra os dados do processo cinético de adsorção do PLO usando 5% do adsorvente CLV 98/900, onde tem-se o ponto Z sendo o ponto zero, ou seja, antes do contato do PLO (biocombustível) com o adsorvente, o ponto A é o ponto em que houve 5 minutos de contato do PLO com o adsorvente. O Ponto B é o ponto o qual o CLV 98/900 teve 10 minutos de contato com o PLO. O ponto C são após 20 minutos de contato do PLO com o CLV 98/900. O ponto D é o ponto de 30 minutos de contato, e E, F, e G são, respectivamente, 40, 50, e 60 minutos de contato do PLO e adsorvente.
Figura 1. Dados cinéticos da adsorção do PLO com 5% de CLV 98/900
Observa-se, através dos dados cinéticos, que o ponto onde o PLO obteve uma menor acidez, foi no ponto A, e posteriormente a acidez foi aumentando, o que indica que ocorreu uma dessorção no ponto C, até o momento em que ocorreu um equilíbrio, a partir do ponto D, ou seja velocidade da quantidade de ácidos graxos dessorvida (saindo dos sítios de adsorção do adsorvente) iguala-se a velocidade da quantidade de ácidos graxos adsorvida (ácidos graxos presentes nos sítios) (SCHUMAL, 2011). Deve-se ressaltar, também, que de acordo com Mâncio (2015), a partir do ponto A, pode ter ocorrido uma saturação dos sítios de adsorção, ou a formação de aglomerados, sendo estes observados durante o experimente, o que explica a drástica queda de acidez, seguida do processo de dessorção.
Em relação ao tempo o qual o adsorvente leva para alcançar seu potencial adsortivo máximo, nessas condições, observa-se que é um tempo semelhante ao encontrado por Mâncio, (2015) utilizando alumina como meio adsortivo, no entanto ao comparar com a lama vermelha ativada à 400°C, também trabalhada por Mâncio (2015), onde, esta, obteve um equilíbrio aos 10 minutos de adssorção. Já comparado com Costa, (2017), que trabalhou com o CLV98/900 adsorvendo AGL de bioquerosene, com concentração inicial de 57,7mgKOH/g, observa-se que o comportamento do CLV98/900 foi um pouco distinto, uma vez que Costa, (2017), não alcançou um tempo de equilíbrio, obtendo no tempo de 60 minutos uma acidez de 23,91mgKOH/g, o que é um valor considerado baixo dentro da rota tecnológica. Tal fato mostra que o CLV98/900 responde melhor ao processo de adsorção.
CONCLUSÃO
Portanto, pode-se dizer que a partir do processo de adsorção no PLO observou-se que o CLV98/900 foi eficiente para remover os AGL presentes no PLO, sobretudo no tempo de cinco minutos onde a acidez foi de 56,66mgKOH/g para 34,34mgKOH/g. além disso verificou a importância da inserção de um agitados durante o processo em estudo, o que possibilitaria um up grade da adsorção dos AGLs.
AGRADECIMENTOS
A Fundação Amazônia de Amparo a Estudos e Pesquisas – FAPESPA, ao Programa de Pós-Graduação em Química – PPGQ, e a Universidade Federal do Sul e Sudeste do Pará – UNIFESSPA.
REFERÊNCIAS
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