O óleo vegetal, uma das principais matérias-primas do biodiesel, é formado por três moléculas de ácidos graxos ligadas a uma de glicerina(subproduto convertido em sabão). Estima-se que 20% do óleo de origem vegetal é formado por glicerol e durante a produção, o composto é removido do biocombustível tornando o óleo mais fino e menos viscoso. Existem três processos conhecidos para a produção do biodiesel: a transesterificação, o craqueamento térmico e a esterificação.
Na transesterificação acontece a obtenção de um estér (substância obtida da reação química entre um álcool e um ácido carbolixílico) a partir de outro. O método é o mais utilizado, pois, acontece em apenas uma etapa, onde o composto orgânico se processa na presença de um catalisador.
No craqueamento, ou pirólise, é provocada a quebra das moléculas por aquecimento, resultando em uma mistura de compostos químicos semelhante ao diesel de petróleo. Para compreender a esterificação, primeiro é preciso saber que os estéres estão entre os compostos mais comuns encontrados na natureza e são associados ao aroma agradável. Durante esse processo, os compostos são sintetizados em temperatura ambiente ou acelerados através de um catalisador.
Em todos os métodos é criada uma reação química de óleo e álcool estimulada por um catalisador. O processo é conduzido em um reator com agitação enérgica que resulta na formação de sabão, a reação é considerada completa quando retorna à sua coloração original.
Etapas do processo de produção do biodiesel
A produção do biodiesel começa com o pré-tratamento da matéria-prima, ou seja, é feita uma filtragem dos óleos, seja ele alimentar ou puro. Em ambos os casos a filtragem remove contaminações sólidas e elimina o máximo de água para evitar a hidrólise, processo responsável por originar um glicerol e três moléculas de ácidos graxos.
Na segunda etapa é feita a determinação e o tratamento dos ácidos graxos livres, ou seja, a amostra de óleo puro vira a base padronizada da mistura e no óleo residual é feita uma análise para determinar a quantidade de ácidos graxos presentes na amostra. Os ácidos encontrados são esterificados e os glicerídeos são removidos através da neutralização.
Na terceira etapa são realizadas as reações, a base padronizada é adicionada lentamente a um excesso de metanol, ou etanol, e agitada até dissolver. O álcool é adicionado em excesso para aumentar o rendimento de estéres, permitindo assim, a formação da fase do processo que separa biodiesel do glicerol.
Para a reação acontecer é utilizado um catalisador, o mais comum é a mistura com 0,5% de soda cáustica em relação ao peso do óleo. Catalisadores básicos, como o citado acima, aceleram a reação aproximadamente 4 mil vezes e são mais viáveis financeiramente do que os catalisadores ácidos.
Na quarta e última etapa acontece a purificação do biodiesel, ou seja, é feita a remoção dos produtos gerados durante a sua fabricação. Entre eles estão: glicerina, água residual e estéres metílicos.
Para remover as impurezas do biocombustível, uma alternativa é a lavagem com água quente. Quando o catalisador utilizado é básico, a lavagem com água acidificada o neutraliza. Os compostos líquidos podem ser separados dos ésteres por decantação e em seguida é feito o aquecimento para a secagem e a remoção da umidade.