Respostas Técnicas

Equipamentos para destilar a glicerina bruta.

Que tipos de equipamentos devem ser comprados para destilar a glicerina bruta subproduto na produçao do biodiesel?

A glicerina é usada na preparaçao de diversos produtos tais como remédios, produtos de uso pessoal, comida, bebida, tabaco, resinas alquídicas, poliol - polieter, celofane e explosivos. Entretanto, o seu uso é condicionado ao seu grau de pureza, que deve estar usualmente acima de 95%. Além disso, a glicerina bruta é cotada a R$ 1,40/kg, enquanto a bidestilada é cotada a R$ 3,65/kg e a glicerina farmaceutica (?99,5%) é vendida a valores acima de R$ 564,00/kg.
A glicerina bruta vegetal apresenta cerca de 30% de impureza, o que evidencia a necessidade de purificá-la a fim de viabilizar seu emprego no setor industrial. As principais impurezas presentes na glicerina oriunda do biodiesel sao catalisador, álcool e ácidos graxos. Estas impurezas dependem da natureza da oleaginosa e do tipo de catálise empregada na preparaçao do biodiesel.
A rota de purificaçao sugerida é composta por técnicas simples como destilaçao, evaporaçao, ajuste do pH, etc., e deve possibilitar que a glicerina vegetal bruta obtida como sub-produto da produçao de biodiesel seja utilizada em aplicaçoes industriais diversas.

Separando a glicerina e os ácidos graxos livres
Boa parte da soluçao cáustica e do excesso de (m)etanol usado no processo de biodiesel acumula-se na glicerina bruta, junto com o sabao formado quando os ácidos graxos livres sao neutralizados pelo excesso de álcali. A proporçao glicerina bruta : sabao depende do óleo utilizado e do processo industrial.
A adiçao de ácido fosfórico (H3PO4) transforma o sabao novamente em ácidos graxos livres e separa tudo em tres fases distintas: fósforo e catalisador ao fundo, glicerina e (m)etanol ao meio e ácidos graxos livres no topo.
Adiciona-se o ácido fosfórico a glicerina bruta e agita-se até obter mistura completa. Ocorre um certo aquecimento por causa de reaçoes químicas. Uma camada translúcida de glicerina se forma abaixo da camada escura de ácidos graxos, e logo o catalisador se precipita ao fundo - em forma de fosfato de sódio, se for usado NaOH como catalisador, ou fosfato de potássio se for KOH (neste último caso, a separaçao demora um pouco mais).
A camada de catalisador é amarelada, a de glicerina, translúcida, e a de ácidos graxos livres, bastante escura. Haverá clara separaçao entre elas. Desta forma, as tres camadas podem ser separadas entre si.
O (m)etanol pode ser recuperado da glicerina por aquecimento a (65) 76oC em um recipiente com saída adaptada a um condensador simples.
A camada de glicerina obtida é acidificada no processo e precisa ser neutralizada. Isto pode ser feito com uma soluçao alcalina diluída ou bicarbonato de sódio.

Purificaçao da glicerina - Método convencional
A glicerina é entao destilada sob alto vácuo de 600-1330 Pa absoluto. Injeta-se vapor vivo durante a destilaçao para manter a temperatura abaixo dos 200oC. Isto é feito para prevenir a polimerizaçao e a decomposiçao da glicerina, que se inicia a 204oC. Uma condensaçao controlada do vapor separa a glicerina do vapor d'água. A glicerina condensada, com até 99% de pureza, sofre desodorizaçao por sopro de vapor, em um vaso sob alto vácuo. A glicerina é finalmente clareada com carvao ativado e filtrado para se obter glicerina acima de 99% de pureza. Obtém-se também com o processo uma glicerina de menor valor, que é vendida como glicerina técnica ou industrial.

Figura 1 - Fluxograma da destilaçao e clareamento (bleaching) da glicerina. (Fonte: GERVAJIO, Gregorio C.)

Figura 2 - Fluxograma da destilaçao Wurster & Sanger da glicerina. (Fonte: GERVAJIO, Gregório C.)

Purificaçao da glicerina - Método de troca iônica
Este método de purificaçao da glicerina está recebendo grande aceitaçao por causa da simplicidade das operaçoes e baixo consumo de energia. Este método tornou-se possível pela disponibilidade de resinas de troca iônica adequadas para o processo e especialmente adequadas para se refinar a glicerina obtida por transesterificaçao, que é praticamente isenta de sais.
A purificaçao por troca iônica consiste na passagem de material pré-filtrado por sucessivos leitos de resina de cátion forte, resina de ânion fraco e de resinas mistas de cátion e ânion fortes. As unidades de troca iônica funcionam com eficiencia para soluçoes diluídas contendo de 20 a 40% de glicerina.
Várias resinas estao disponíveis comercialmente. A Rohm & Haas possui a Amberlite 1R 120 ou IRA 900 ou Duolite C20 como resinas de cátion forte; IRA 93SP ou Duolite A 378 como resinas de ânion fraco; e as resinas de leito misto para tratamento final C20 MB e A 101D. A Bayer Alemanha fornece as resinas Lewatit S100, MP 64 e MP 500 para purificaçao de glicerina.
Com a passagem do material através do leito de resinas, ocorre a eliminaçao de traços de ácidos graxos livres, a cor, o odor e outras impurezas minerais presentes. A concentraçao subseqüente da soluçao purificada de glicerina é feita através de evaporaçao, com o uso de evaporadores de múltiplo efeito, de modo a se obter no final uma glicerina com pureza de mais de 99%. Uma descoloraçao final é feita pela passagem do material através de um leito de carvao ativado seguido por filtraçao. O produto final é uma glicerina CP, de grau farmaceutico.

Método convencional versus método da troca iônica
O método convencional oferece flexibilidade maior, mas utiliza mais energia, considerando que a glicerina é destilada a uma temperatura relativamente alta. O método de troca iônica requer menos energia, mas nao pode ser usada com água glicerinada que contenha cloreto, porque "envenena" a resina de troca iônica.

Compostagem com excesso de Glicerina
Voce pode fazer compostagem com o excesso de glicerina, uma vez que nao é tóxico e se decompoe rapidamente.
Será necessário misturar com outros materiais para que as bactérias possam agir. Misture com qualquer ouro material seco usado para compostagem.
O processo da compostagem deve liberar calor - composto aeróbico termogenico.
Voce pode tranquilamente fazer compostagem da glicerina tendo usado como catalisador KOH quanto NaOH.
Potássio é vendido como fertilizante químico. Como o sódio nao é considerado como fertilizante e algumas pessoas acham que o sódio ira causar algum dano ao solo. Na verdade tanto o sódio quanto o potássio fazem parte de um solo saudável. Se usados em grandes quantidades, ambos podem causar danos, por isso a compostagem deve ser feita, para reduzir as chances de danos a natureza.

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