Equilibrio líquido-líquido do sistema glicerol + estearato de etila (Biodiesel) + Etanol (+ Cloreto de Sódio)

Abstract

Resumo: Nos últimos anos, muitas pesquisas vêm sendo desenvolvidas visando tornar a produção de biodiesel, via rota etílica, técnica e economicamente viável. Neste sentido, muito têm sido realizado no tocante aos aspectos reacionais deste processo. Entretanto, pouco se tem pesquisado objetivando resolver os problemas relacionados às etapas de separação e purificação. Conhecer o comportamento de fases dos sistemas é vital para o projeto, operação e controle destas unidades. Desta forma, este trabalho tem como objetivo realizar o estudo experimental e teórico do equilíbrio líquido-líquido (ELL) envolvendo substâncias representativas do equilíbrio de fases presentes na produção de biodiesel por rota etílica. O efeito de eletrólito, especificamente o cloreto de sódio, também foi avaliado neste trabalho, a fim de verificar a partição dos componentes nas fases em equilíbrio. Foram obtidos dados experimentais de linhas de amarração de equilíbrio líquido-líquido do sistema glicerol + estearato de etila + etanol a 40 oC e 50 oC, além o sistema glicerol + estearato de etila + etanol + cloreto de sódio a 50 oC. O estearato de etila é o representante majoritário dos ésteres de cadeia saturada encontrados na maior parte do biodiesel produzido no Brasil. Durante a realização do trabalho foi necessário desenvolver e validar uma nova metodologia analítica por cromatografia em fase gasosa, adequada às características das amostras obtidas. Esta novatécnica possui vantagens sobre o método atualmente utilizado (ASTM 6584-08), princ palmente com relação a custo, simplicidade e segurança na operação. Os modelos NRLT e UNIQUAC foram orrelacionados aos dados experimentais de ambos os sistemas. O comportamento de fases indica uma grande região heterogênea. O estearato de etila e o glicerol se mostraram praticamente imiscíveis em quase toda região de duas fases. A temperatura não se mostrou significativa no ELL destes sistemas nas condições testadas. A presença do eletrólito (cloreto de sódio) aumentou a partição do etanol, elevando a oncentração deste na fase rica em glicerol. Esta característica sugere que a presença do eletrólito pode favorecer a purificação do biodiesel (éster). A modelagem termodinâmica dos dados experimentais mostrou que os modelos NRTL e UNIQUAC se ajustaram adequadamente aos dados experimentais, tanto para o sistema sem eletrólito, quanto para o sistema eletrolítico. O modelo NRTL se apresentou levemente superior ao modelo UNIQUAC, provavelmente devido ao parâmetro adicional deste modelo. Os modelos UNIFAC-LL e UNIFAC-Dortmund foram utilizados na comparação com os dados experimentais, se mostrando apenas razoável na representação dos mesmos. O modelo UNIFAC-LL apresentou um menor erro quadrático médio (RMSD) com relação ao observado no modelo UNIFAC-Dortmund, o que já era esperado devido o primeiro utilizar somente dados de equilíbrio líquidolíquido no ajuste dos parâmetros de interação dos grupos. Portanto, os dados experimentais obtidos neste trabalho e a modelagem termodinâmica dos mesmos devem auxiliar o setor de produção de biodiesel, fornecendo a estes parâmetros de interação dos modelos de GE (NRTL e UNIQUAC). O estudo do sistema eletrolítico indicou que este contribuiu ignificativamente com a partição dos componentes, o que aponta para a necessidade de maiores estudos nesta área. Por fim, este trabalho também propiciou o desenvolvimento de uma nova técnica analítica que deverá se tornar útil no controle de qualidade da glicerina gerada durante a produção do biodiesel

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