Projeto 3 - Diagrama Ternário de Fases de Elementos Constituintes ...

Universidade Federal da Paraíba
Disciplina: Termodinâmica Química II
Projeto 3 – Diagrama ternário
Profa. Claudia de F. Braga
Diagrama Ternário de Fases de Elementos Constituintes do Biodiesel e Glicerol
INTRODUÇÃO
O biodiesel é um combustível renovável que vislumbra, entre outros, diminuir o impacto da
crise energética e apresentar vantagens emitir menos partículas poluentes do que
combustíveis fósseis. A transesterificação é uma reação utilizada para a produção de biodiesel
que utiliza como matéria-prima um álcool de cadeia curta e óleo vegetal ou animal. A reação
pode ser promovida por catalisador ácido, básico, heterogêneo ou enzimático e visa obter uma
mistura de ésteres de cadeia curta, diminuindo a viscosidade do produto final em relação ao
óleo de origem. Trata-se de uma reação de equilíbrio, no qual um excesso de reagentes é
necessário para que o rendimento seja o maior possível. Os álcoois mais utilizados são o
metanol e o etanol. Na reação de transesterificação com metanol, a separação de fases do
produto final (biodiesel) e subproduto (glicerol) ocorre rapidamente, bastando deixar a
mistura decantar por um certo período de tempo, geralmente 24 horas. Já quando se utiliza
etanol, a separação de fases ocorre de forma problemática, ou não ocorre, de modo que é
necessário evaporar o etanol remanescente na reação. Isto porque a emulsão formada pelo
metanol e triacilglicerídeos constituintes do óleo se desfazem facilmente, enquanto que a
emulsão formada com o etanol é mais estável (MEHER et al., 2006). Como há remanescente de
matéria-prima no produto final, faz-se necessário um estudo da interação entre as possíveis
substâncias presentes ao final da reação e como a elas interferem na solubilidade das demais.
MATERIAIS E MÉTODOS
Aqueceu-se a mistura de glicerol comercial e álcool etílico em um tubo de ensaio
imerso em um banho de água quente até a temperatura desejada e de modo que a mistura
fosse homogênea. Utilizou-se uma placa de aquecimento e dois termômetros, um imerso na
água e outro na mistura dentro do tubo, sendo que este último também foi utilizado para
agitar, como ilustra a Figura 1. Depois que a temperatura da mistura foi homogeneizada,
adicionou-se, por gotejamento, óleo soja utilizando uma bureta de 5 mL. Adicionou-se o óleo
até que o primeiro sinal de turvação aparecesse na mistura, indicando uma mudança de fase.
Anotou-s o volume do óleo. O procedimento foi feito para diversas frações mássicas das
substâncias, no qual se colheu dados de dez pontos. No entanto, manteve-se a fração mássica
de etanol alta de maneira que, caso esta fosse diminuída, a sua mistura com glicerol não seria
homogênea na temperatura em questão. Por fim, foi estimada a densidade do óleo obtendo
um volume conhecido do mesmo e pesando-o em uma balança analítica. O procedimento foi
feito em triplicata e a densidade considerada como a média dos resultados.
Figura 1. Mistura de etanol e glicerol em banho de água quente.

RESULTADOS
Os resultados estão apresentados na tabela 1.
Tabela 1 - Frações mássicas de etano, glicerol e óleo de soja bruto a 72 ºC.
A partir da tabela 1 resolva as questões a seguir:
1. Faça do diagrama ternário para esses dados.
2. Identifique as regiões do diagrama ternário? Discuta esse resultado.
3. Na sua concepção o que pode afetar esse equilíbrio na curva do diagrama ternário?
Justifique.
PS. Use o programa Origin.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BEVILAQUA, G.; PIGHINELLI, A. L. M. T.; PARK, K. J. Disponível em:
http://www.biodiesel.gov.br/docs/congresso2007/producao/19.pdf> Acesso em 10 nov. 2010.
ATKINS, P.W. Physical Chemistry. 5ed. Oxford: Oxford University Press, 1994
CAETANO, T. Estudo da miscibilidade de etanol com componentes do diesel e
biodiesel. 2003. 113 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Processos) –
Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas,
2003.
MEHER, L. C., SAGAR, D. V., NAIK, S. N. Technical aspects of biodiesel production
by transesterification – a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.
10, p. 248 – 268, 2006.