Estudo do crambe (Crambe abyssinica) como fonte de óleo para produção de biodieselMachado, Mariana Fonseca , Brasil, Alex Nogueira , Oliveira, Leandro Soares , Nunes, Diego Luiz a ENERBIO, Grupo de Pesquisa em Energias Renováveis, UIT, Itaúna / MG b Núcleo de Pesquisa e Desenvolvimento em Café, Departamento de Engenharia Química, UFMG
[email protected] a a b b RESUMO Há alguns anos, estudos vêm sendo realizados na área de biocombustíveis. O biodiesel é um combustível limpo que pode ser sintetizado através de diversos tipos de matérias-prima, tanto animal quanto vegetal. Com intuito de descobrir novas fontes oleaginosas para produção do mesmo, iniciou-se estudo sobre a semente de crambe (Crambe abyssinica), crucífera de robusto plantio, colheita mecanizada e que apresenta alto teor de óleo. Foram feitas análises em infravermelho e análises da qualidade do óleo extraído. Os resultados preliminares foram satisfatórios, fazendo necessário o prosseguimento das pesquisas iniciadas. PALAVRAS-CHAVE: óleo vegetal, crambe, biodiesel. 1. INTRODUÇÃO A produção de biodiesel tem sido alvo de extensos estudos nos últimos anos sob diversas vertentes. Existem ricos textos e prospecções desde a importância em se estudar e investir em novos combustíveis até como e onde produzi-lo (EPE, 2007; NAE, 2004). Diversas são as formas já publicadas de rotas para produção de biodiesel e, para o Brasil, a variedade de fontes oleaginosas é vasta. Atualmente a maior produção industrial de biodiesel utiliza óleo de soja como fonte de óleo vegetal, seguido de girassol e sebo bovino. Contudo novas oleaginosas têm chamado a atenção de pesquisadores e investidores a fim de estabelecer e implementar novas e viáveis matrizes naturais (MCT, 2006). O crambe, Crambe abyssinica, é uma planta da família das crucíferas sendo normalmente utilizado como forragem para pasto. De cultivo originário da região mediterrânea, tem crescimento e produção em ciclo curto, variando entre 90 a 100 dias (Oplinger et al., 1991). Sendo um vegetal muito robusto, consegue se desenvolver em condições climáticas antagônicas, suportando desde geadas típicas do sul do país até climas quentes e secos como do centro-oeste do país. Estudos preliminares mostram que possui um teor de óleo de aproximadamente 35% em massa, sem casca (Laghetti, 1995). O presente trabalho tem como objetivo analisar o óleo das sementes de crambe e verificar a sua potencialidade para a produção de biodiesel. 2. METODOLOGIA As sementes de crambe foram cedidas pela Biominas (Itaúna / MG), sendo proveniente do estado de Mato Grosso do Sul. O óleo foi obtido por prensagem mecânica (Ecirtec MPE-40) e centrifugado para remoção de sólidos em suspensão. . Tendo em vista dados de plantios controlados no Brasil e no exterior. A colheita da semente retorna um grão recoberto por uma fina casca. de alto teor ligninico e que pode ser facilmente retirada e assim melhorar o processo de extração do óleo. com 16 leituras resolução de 4cm-1. respectivamente.. o crambe pode ser processado por prensagem mecânica sem a necessidade de aquecimento prévio das sementes. com rendimento de obtenção de aproximadamente 31% em massa de óleo para massa total processada a frio. Conforme metodologia utilizada. o crambe pode render entre 1200 a 2000 kg/ha por colheita de semente. 2007). A prensagem do grão com casca apresenta menor obtenção de óleo. uma vez que é utilizado aquecimento do sistema reacional e um alcoolato que melhora a seletividade e reduz o tempo de reação. sendo necessário realizar a lavagem do biodiesel obtido. Tal metodologia foi escolhida de modo a garantir uma condição de boa conversão final na produção de biodiesel.2. Apenas a decantação overnight não é suficiente para garantir a separação efetiva de tais fases. Análise do óleo O óleo foi analisado quanto ao teor de umidade (ASTM D 1796) e massa específica (ASTM D 4052). a eficiência de extração passa de 75% para 89% para o processamento com e sem casca. Transesterificação A fim de estudar a potencialidade de uso deste óleo para a produção de biodiesel a reação de transesterificação foi realizada com aquecimento por rota metílica (Oliveira. 2. Foram realizadas análises de ATR-FTIR para acompanhamento dos grupos orgânicos presentes e retirados no processamento do óleo em equipamento AAB Bomem MB Séries 102.2. a reação possui um considerável grau de eficiência. pode-se perceber o considerável potencial de fornecimento de óleo vegetal para produção de biodiesel (Meakin et al. 2001). Os experimentos de prensagem do crambe demonstram boa eficiência de extração. O óleo bruto e o biodiesel final foram analisados como descrito na metodologia. na ordem de 26%. Tendo como teor teórico 35% de óleo em massa total com casca. sem agitação e separado por decantação.1. que pode ser garantido pela rápida separação de fase éster e de glicerol. A fase biodiesel foi lavada com água aquecida e levemente acidificada com ácido cítrico por aspersão. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Como o processamento da soja ou nabo forrageiro. os resultados seguem na Tabela 1. Ressaltando que pode chegar a quatro ciclos de produção por ano. evidencia que houve a formação de ésteres.2 C22:1 0.7 C24:1 1. Outra evidência é quanto à diminuição da intensidade de absorção do grupo n-propil (1150 cm-1). Figura 1. .Tabela 1: Análise da qualidade do óleo de crambe. dos aspectos físicos citados e por estroscopia de infra-vermelho.7 C24:0 0.04 0.7 C18:1 17. Ácido Graxo % C16:0 1. demonstrando a viabilidade do procedimento.6 Outros 2. 1 Laghetti et al..12 Massa específica a 20°C (kg m-3) 901. 90 Transmitância (%) 80 70 60 Óleo bruto Biodiesel 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 Número de onda (cm-1) Figura 1: Detalhe da análise de ATR-FTIR diferenciando o óleo bruto para o biodiesel de crambe.0 884. Caracterização por ATR-FTIR.2 C18:2 8. 1995). 1995.6 Por se tratar de um trabalho exploratório e em caráter preliminar a verificação da qualidade da transesterificação foi realizada apenas com análise visual. o que pode refletir numa melhor qualidade do biodiesel. O óleo do crambe demonstra uma preferência química para reação com metanol para produção de um biodiesel de melhor qualidade.8 C18:0 0.5 Com base na análise da Tabela 1. Tabela 2: Perfil de ácido graxo para o óleo de 1crambe.7 C18:3 5. Óleo Bruto Biodiesel Umidade (% m/m) 0.4 C22:0 56. dado que possui um alto teor de ácido graxo de alto peso molecular. evidencia-se uma baixa insaturação do óleo. devido à remoção deste grupo pela formação e remoção da glicerina.2 C20:1 3. conforme na Tabela 2 (Laghetti. devido aos estiramentos da ligação C=O característicos nessa espécie química (1850-1650 cm-1). Brasília. frente ao espectro obtido do óleo vegetal bruto.J. Casa Civil da Presidência da República. O FTIR mostrou interessante aplicação para confirmar a produção de ésteres e álcoois ligados. Rio de Janeiro.O aspecto e diferença visual do comportamento reólogico do biodiesel frente ao óleo bruto mostram que a reação provavelmente atingiu um bom grau de conversão. Agradecimento: Os autores agradecem a Biominas pelo apoio e cessão das sementes de crambe utilizadas no trabalho e ao Laboratório de Ensaio de Combustíveis da UFMG pelas análises de ATR-FTIR. Brasília. volume II. como ocorre com amostras de biodiesel de óleo de soja refinado. PNE 2030. et al. Devido à indisponibilidade de equipamentos mais apurados para a caracterização e controle da qualidade do óleo e do biodiesel..M. Otimização do Processo de Produção de Biodiesel Metílico e Etílico de Soja. . este trabalho demonstrou que o crambe possui potencial considerável como fonte de óleo para a produção de biodiesel. 6. 4.. 97. Oils With Ethanol.R. M. o biodiesel não apresentava sinais de degradação. 2007. I Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel. buscando determinar as melhores condições reacionais para produção de biodiesel a partir do mesmo. 2005. Encinar. 2006. K. Cadernos NAE. Num próximo momento o óleo de crambe será mais extensamente estudado. MCT/ABIPTI. et al. 2001. Referências: Brandão. Secretaria de Comunicação de Governo e Gestão Estratégica.. Anais – Volumes I e II. American Chemical Society. 2004. 2006. A Process Model To Estimate Biodiesel Production Costs. 671-678. EPE – Empresa de Pesquisa Energética. et al. J. I Congresso RBTB. CONCLUSÃO Tendo como intuito o estudo preliminar de uma nova oleaginosa disponível. Biodiesel Fuels From Vegetable Oils: Transesterification Of Cynara cardunculus L. 2006. 5. Haas.S. Núcleo de Assuntos Estratégicos da Presidência da República – número 02. Plano Nacional de Energia. Plano Nacional de Produção e Uso de Biodiesel. o presente trabalho se ateve a estudar essa nova oleaginosa de maneira superficial. Vale ressaltar que passados alguns dias do teste. Brasília. Caracterizações preliminares conjugadas com informações da literatura técnica disponível corroboram as informações e discussões aqui expostas. Bioresource Technology. Comissão Executiva Interministerial. Apresenta bom rendimento e produção de óleo por hectare por ano. Livraria Varela. Rudston. 2001. 2007. a comprehensive programme. McDonnell. St.. Yield and oil quality in selected lines of Crambe abyssinica grow in Italy. Meakin. 2004. Paul. et al. alternative field crops manual. Oplinger. MN 55108.S. Eliane. Vicente.. et al. et al. et al. 7-14. K. Integrated Biodiesel Production: A Comparison Of Different Homogeneous Catalysts Systems. . Crambe. Itália. G. E. 297-305. 1995. Bioresource Technology.Laghetti G. Industrial crops and products.P. University of Wisconsin and University of Minnesota.. 92. 1998. Springdale Crop Synergues Ltda. Moretto. Oliveira. Hot Water Degummed Rapeseed Oil as a Fuel for Diesel Engines. Journal of Agricultural Engineering Research. Tecnologia de Óleos E Gorduras Vegetais Na Indústria De Alimentos.. 1991.. et al. S. L. July.. 60. article in press. Crambe abyssinica. São Paulo.S. 1995. et al. Coffee oil as a potential feedstock for biodiesel production. Bioresource Technology.