Biodiesel manufactured with chicken oil/Biodiesel produzido com oleo de frango.

Introducao

No campo da producao de energia da biomasa, materia de origem organica animal ou vegetal, o Brasil e um pais privilegiado (Cenbio, 2003). Por dispor da incidencia da energia solar durante todo 0 ano, em quase toda a sua extensao territorial, pode se propor a implantar amplo programa de geracao de energia de variadas fontes alternativas como: biodiesel, alcool e restos de producao (Vasconcellos, 2002). As fontes alternativas de energia trazem impactos ambientais e sociais muito menores que as fontes convencionais e sao melhores geradores de emprego (Parente, 2003).

Uma das alternativas energeticas para o Brasil e a producao de biodiesel a partir de oleos e gorduras, vegetais ou animais. O que ja existe em varios paises da Europa, com oferta na forma pura, denominada de B100, ou em misturas denominadas BX, em que o X indica o percentual deste incorporado ao oleo diesel (Tecbio, 2002).

Segundo Parente (2003), o que tem sido denominado de biodiesel e um combustivel obtido de fonte renovavel, biodegradavel e ambientalmente correto, sucedaneo ao oleo diesel, constituido de uma mistura de esteres metilicos ou etilicos, obtidos da reacao de transesterificacao de qualquer triglicerideo com um alcool de cadeia curta, metanol ou etanol, respectivamente.

Os oleos e gorduras, vegetais ou animais, sao triglicerideos, produtos naturais da reacao do propanotriol (glicerol) com acidos graxos, cujas cadeias tem numeros de carbonos que variam de 12 a 22 e tem peso molecular tres vezes maior que o oleo diesel. Os esteres sao provenientes da reacao de condensacao de um acido carboxilico e um alcool, chamada de reacao de esterificacao (Solomons e Fryhle, 2002), os quais apresentam peso molecular e propriedades fisicoquimicas semelhantes ao oleo diesel.

A reacao de transesterificacao consiste na substituicao do propanotriol, substancia que forma uma goma e provocaria a carbonizacao do motor, por um alcool primario de cadeia curta, geralmente o metanol ou etanol, esta e uma reacao de equilbrio e a transformacao ocorre essencialmente pela mistura dos reagentes. Entretanto, a presenca de um catalisador aumenta a velocidade da reacao, podendo ser um acido ou base forte, entre os acidos o mais utilizado e o acido sulfurico, ao qual esta associado a problemas de corrosao; entre as bases se destacam os hidroxidos de sodio e de potassio, tendo o hidroxido de sodio menor custo mas, apresenta o inconveniente quimico de reacoes secundarias de saponificacao quando em excesso (Carvalho et al., 2003). A relacao estequiomettica requer 1 mol de triglicerideo e 3 mols de alcool. Mas, o excesso de alcool e usado para aumentar o rendimento em esteres, deslocando o equilbrio da reacao, outros fatores que influenciam na reacao sao temperatura, pureza dos reagentes e grau de acidez das gorduras (Reis et al., 2003), em termos de rendimento e consumo dos reagentes.

E necessaria a sua determinacao que expressam as propriedades fisico-quimicas das amostras. O grau de acidez revela o estado de conservacao do oleo, cuja decomposicao dos ttiglicerideos e acelerada por aquecimento e luz. O indice de peroxido indica o grau de oxidacao do oleo e ate que ponto a oxidacao progrediu (Moretto e Pett, 1998). No processo de oxidacao, os peroxidos podem participar das reacoes de decomposicao e formacao de novos radicais livres, necessitando de um catalisador, que pode ser a energia luminosa ou a presenca de metais (Moretto e Pett, 1998). A umidade presente na materia-prima e outro importante indice a ser conhecido pela sua grande facilidade em favorecer a reacao de hidrolise, a qual quebra as ligacoes do ester, ocorrendo a formacao de acidos graxos livres e aumento da acidez (Dourado, 2000). Sampaio (2003) revela que a presenca de agua em quantidades indesejaveis favorece a saponificacao, consumindo o catalisador e reduzindo a eficiencia da reacao de transesterificacao alcalina.

Cruz et al. (2001) obtiveram conversao de 90 a 96% em esteres metfficos, em reacoes de transesterificacao.

Sampaio (2003), comparando as emissoes de gases entre o biodiesel e o oleo diesel, encontrou resultados satisfatorios a favor do biodiesel: reducao de 58,9% de CO, 8,6% de C[O.sub.2], 32% de N[O.sub.x] e 57,7% de reducao de dioxido de enxofre (S[O.sub.2]). A presenca do S[O.sub.2], na atmosfera, e responsavel pela ocorrencia das chuvas acidas, enquanto que os outros oxidos classificados, como gases do efeito estufa (GEE), contribuem para o aumento da temperatura da terra. O biodiesel pode ser usado em qualquer motor de ciclo diesel, com pouca ou nenhuma necessidade de adaptacao, dependendo do percentual da mistura.

Segundo Alves (2004), o Brasil apresenta significativa vantagem competitiva na producao de combustivel renovavel, biodiesel, visto que todo territorio nacional dispoe de condicoes minimas para o cultivo de oleaginosas.

A partir de 1980, observaram-se muitas mudancas no setor produtivo avicola. Entre os segmentos da industria agroalimentar, a carne de frango foi a que mais sofreu alteracoes tecnologicas em nivel mundial. No campo de melhoramento genetico das aves, o setor apresentou ganhos significativos nas taxas de conversao, reducao do ciclo produtivo e maior rendimento das carcacas; em relacao ao processo de abate, a industria incorporou maior grau de automacao (Costa, 1999).

No Brasil, principalmente na regiao sul, sao criadas as racas Ross, Cobb, Hubbard, Arbor Acres e Isa Vedete, as quais nao apresentam grandes diferencas em relacao a ganho de peso, consumo de racao ou conversao alimentar, se avaliados para uma mesma idade, indiferente de sexo, e mesmas condicoes climaticas (Flemming et al., 1999). O fator que mais influencia e a idade do frango, pois existe um limite para a conversao alimentar, sendo estes abatidos entre 25 e 45 dias de idade, conforme mercado ou produto a ser produzido. Sendo observada, nesta regiao, uma preferencia pela linhagem Cobb.

Segundo dados da Associacao Brasileira de Produtores e Exportadores de Frango--ABEF (2002), o Brasil ocupou, no ano de 2001, o segundo lugar entre os principais produtores mundiais de frango. Atras apenas dos EUA, que tiveram uma participacao de 31,52% na producao mundial, o Brasil participou com 14,23% e a China, com 11,78%. Esses tres principais produtores mundiais de carne de frango tem participacao de 57,53% do total de 44.141 mil t produzidas em 2001.

A producao brasileira de carne de frango esta concentrada na regiao sul, que representa 55,81% da producao, tendo o Estado do Parana uma posicao de destaque, representando 27% da producao brasileira (ABEP, 2002).

As gorduras animais sao geralmente classificadas como sebos, gorduras que apresentam estado solido em temperatura ambiente, dada a sua composicao percentual ser elevada em acidos graxos saturados, principalmente o estearico. As gorduras de frangos, excecao sao classificadas como oleo de frango, por causa tambem da sua composicao percentual, neste caso com valores baixos de acido estearico (Porrest et al., 1979), ficando proximas a oleos como o de soja, apresentando-se em estado liquido a temperatura ambiente, facilitando a reacao de transesterificacao.

A regiao oeste do Parana situa-se a margem esquerda do rio Iguacu, separando-a da microrregiao sudoeste e da Provincia Argentina de Missiones, a sudoeste e sudeste, respectivamente; a oeste faz fronteira com o Paraguai, ligado pelo rio Parana; ao norte, com o Norte Novissimo de Umuarama e Campo Mourao, ligado pelo rio Piquiri; e a leste com a microrregiao Campos de Guarapuava (Perro et al., 2001).

O desenvolvimento das cooperativas, no Parana, fez parte de uma estrategia que reconhecia a importancia destas para acelerar a modernizacao da agricultura e a penetracao de capital no campo. Desse modo, as cooperativas tornaram-se um canal eficiente da producao e elemento de transformacoes estimuladas pela politica agricola (Perro et al., 2001). Com o processo de diversificacao, iniciado na decada de 80, ficou evidente a necessidade das cooperativas tradicionais integrarem as novas atividades, entre elas a industrializacao de proteina animal. Nesta regiao, segundo dados da Organizacao das Cooperativas do Oeste do Parana--Ocepar, existem cinco abatedouros de aves pertencentes a cooperativas, conforme apresentado na Tabela 1.

Sendo o Brasil um dos maiores produtores mundiais de carne de frango, o Estado do Parana, o maior responsavel por esta producao no pais, e a crescente producao pelas cooperativas da regiao, surgiu, entao, a ideia de se aproveitar gorduras provenientes desta cadeia produtiva, oleo nao comestivel de visceras de frangos para uso como combustiveis.

O objetivo principal deste trabalho foi a determinacao do potencial de producao de biodiesel, a partir do oleo de frango, produzido nas cooperativas da regiao oeste do Estado do Parana.

Outros objetivos especificos foram:

--caracterizacao fisico-quimica do oleo de frango;

--transesterificacao em escala laboratorial;

--determinacao do rendimento do processo em biodiesel;

--avaliacao do potencial de producao do oleo de frango.

Material e metodos

Caracterizacao fisico-quimica do oleo de frango

As analises fisico-quimicas, grau de acidez (GA), indice de peroxido (B7) e umidade (%[U.sub.105[grados]C]), para caracterizacao do oleo de frango, e as analises de infravermelho para caracterizacao do oleo de frango e do biodiesel produzido, foram realizadas nos laboratorios da Universidade Estadual do Oeste do Parana--campus de Toledo.

Para determinacao do grau de acidez, sendo definido como a quantidade de hidroxido de sodio, em mililitros, necessaria para neutralizar os acidos livres presentes em um grama de gordura ou acidos graxos, ate o ponto de equivalencia, na presenca do indicador fenolfetaleina; do indice de peroxidos, parametro utilizado para avaliar o grau de oxidacao, no qual a amostra sofre reacao com iodeto de potassio em uma mistura de cloroformio e acido acetico glacial, e o iodo formado pelos peroxidos e determinado por titulacao; e da umidade do oleo de frango a qual corresponde a perda de peso sofrida pelo produto quando aquecido em condicoes nas quais a agua e substancias volateis sao removidas, foram utilizados os metodos padroes do laboratorio nacional de referencia agropecuaria (Brasil, 1981).

Transesterificacao

O processo de transesterificacao do oleo de frango foi realizado no laboratorio de pesquisa da Universidade Estadual do Oeste do Parana--Unioeste--campus de Toledo, utilizando-se a rota metffica e hidroxido de potassio como catalisador.

Etapas da transesterificacao

Foram preparadas amostras de oleo de frango, contendo 100 ml, medidos com o auxilio de uma proveta graduada, e variaram-se as quantidades dos reagentes, alcool de 25 a 35% v/v e catalisador de 1,5 a 2,0 g.

Primeiramente, mensuraram-se as quantidades dos reagentes, o volume de metanol foi medido com o auxilio de uma proveta graduada e a massa de hidroxido de potassio foi determinada com o uso de uma balanca analitica, apos ambos foram transferidos para um becker e levados a uma chapa aquecedora provida de sistema de agitacao magnetica. O conjunto foi aquecido a uma temperatura nao superior a 60[grados]C ate completa dissolucao do catalisador; foi adicionada a amostra de oleo a ser transesterificada, mantendo o aquecimento com temperatura nao superior a 60[grados]C e constante agitacao, por um periodo de 60 minutos, ate completa reacao. Esta fase de preparacao dos reagentes com aquecimento e foram realizadas reacoes de transresterificacao, em uma capela com sistema de exaustao dos gases, pois estes sao toxicos.

Apos o termino da reacao, o conteudo do becker foi transferido para um funil de decantacao, onde ocorreu a separacao do biodiesel e do glicerol por decantacao. Apos separarem-se as fases, procedeu-se a evaporacao do excesso de metanol, para determinacao dos rendimentos e analise do biodiesel produzido.

Analise qualitativa do biodiesel por infravermelho (IV)

Foi utilizada a tecnica de analise por infravermelho para determinacao da formacao dos esteres de alcoois primarios (biodiesel). Utilizandose um espetrofotometro infravermelho marca Perkin-Elmer modelo 720 e uma janela de KBr (brometo de potassio).

Na janela de KBr, previamente, preparada, foi espalhado o filme liquido, oleo de frango e biodiesel, separadamente, a serem analisados. Logo, em seguida, foi colocado no aparelho, o qual graficou os espectros. Os espectros IV de esteres de alcoois primarios (biodiesel), apresentam uma banda caracteristica no comprimento de onda em torno de 1.010 a 1.030 [cm.sup.-1], o qual caracteriza sua formacao (Carvalho et al., 2003).

Rendimento do processo em biodiesel

Todo aparato, balao de decantacao e reagentes, foi pesado em balanca analitica, antes do processo de transesterificacao.

Depois de realizado o processo de transesterificacao, e separadas as fases, biodiesel e glicerol; o biodiesel foi aquecido novamente a uma temperatura de 70[grados]C para evaporacao total do excesso de metanol utilizado. Foi resfriado e novamente pesado, ate peso constante. Foi feita uma relacao direta entre o peso de oleo de frango, utilizado no processo de transesterificacao, e o peso resultante de biodiesel, apos evaporacao do excesso de alcool utilizado, resultando assim o rendimento do processo.

Potencial de abate de aves instalado nas cooperativas do oeste do Parana

Delimitou-se a regiao oeste do Estado do Parana e as cooperativas que operam plantas industriais para o abate de aves, conforme Tabela 1. Foi feito 0 levantamento, junto aos orgaos competentes e a Ocepar, do potencial de abate instalado em cada uma das cooperativas.

Residuos de origem animal

Nos abatedouros de aves, sao descartadas as partes nao-comestiveis e os residuos gerados no processamento das aves.

A avaliacao deste percentual medio de residuos foi determinada, utilizando-se tratamento completamente casualizado, no qual foram selecionados dentro de cada lote um numero de 60 frangos, os quais foram pesados vivos. Em seguida, procedeu-se a degola dos mesmos, os quais foram pesados novamente apos escorrer o excesso de sangue. Sendo, entao, escaldados para posterior depenagem e nova pesagem. Apos depenagem dos frangos, procedeu-se a retirada das patas, e pesagem das mesmas, seguida da evisceracao, retirada das visceras comestiveis e nao-comestiveis e cabecas. Neste momento, ocorreu uma nova pesagem para determinar o peso da carcaca propriamente dita, livre de sangue, penas, patas, visceras e cabeca. Logo, em seguida, os frangos foram resfriados e desossados, ou seja, a sua separacao em partes e posterior desossa das mesmas, resultando novos residuos no processo e novas pesagens. Este tratamento foi repetido durante quatro dias, com duas amostras por dia. Os frangos avaliados foram da linhagem Cobb, sexo misto e com 45 dias de idade.

Destes residuos gerados foi determinado o teor de gordura, conforme metodo-padrao do laboratorio nacional de referencia agropecuaria (Brasil, 1981).

Resultados e discussao

Apos analises das amostras de oleo, vegetal e animal, podem-se determinar alguns valores que poderiam influenciar o processo de transesterificacao, apresentados na Tabela 2. Mesmo que estas materias-prima apresentem-se com parametros fora dos limites recomendados, ainda assim se prestariam para a producao de biodiesel, pois poderiam passar por outras etapas a fim de adequa-las aos processos de transesterificacao, mudancas na rota utilizada ou participarem em misturas com outras materias-prima. catalisador. O indice de peroxido encontrado para as amostras foi de zero, caracterizando seu baixo grau de degradacao, e o percentual de umidade de 0,127%, tambem nao se mostrou problematico, tanto no que dizia respeito ao favorecimento de reacoes secundarias ou consumo dos reagentes.

Depois de realizado o processo de transesterificacao em laboratorio, conforme metodologia proposta, utilizando 1,8 g de catalisador e 35 ml de alcool, avaliou-se, qualitativamente, a efetivacao da reacao de transesterificacao, e a conversao dos triglecerideos em esteres de alcool primario.

No espectro apresentado pela Figura 1, observam-se somente as bandas caracteristicas dos acidos carboxilicos, neste caso, de triacilglicerideos, sendo bandas de estiramento de C = 0 de acidos carboxilicos em intervalo de frequencia de 1.735-1.750 [cm.sup.-1], de intensidade forte; nas frequencias em torno de 3.000 [cm.sup.-1] observarem-se bandas de estiramento de C-H de grupos C[H.sub.3]- e de -C[H.sub.2]-, de imensidades media a forte.

[FIGURE 1 OMITTED]

Na Figura 2, pode-se observar, alem das bandas ja existentes, uma nova banda na faixa de frequencia de 1.010-1.030 [cm.sup.-1], caracteristico de C-O de esteres de alcoois primarios.

[FIGURE 2 OMITTED]

O rendimento do processo, apos separacoes e pesagens, resultou em 95% de conversao dos triglicerideos em esteres metilicos.

No abate de aves, sao descartadas as seguintes partes, conforme Tabela 3, gerando uma quebra, residuos, de 30,0% do peso da ave viva, sendo extraidos 11,3% de gordura deste percentual de residuos.

Conforme metodo proposto para realizacao dos levantamentos do potencial instalado nas Cooperativas do oeste do Estado do Parana, resultou a Tabela 1, a qual apresenta estes valores.

As Cooperativas do oeste do Estado do Parana operam plantas modernas de abate de aves, geralmente com capacidade de abate de 10.000 aves h-1 em cada linha, sendo que algumas destas possuem duas linhas instaladas. A capacidade total de aves abatidas, nas Cooperativas do oeste do Parana de 1.140.000 aves [dia.sup.-1] ou 300.960.000 aves ano-1, gera producao diaria de 77.292,00 kg de oleo de frango ou anual de 20.405.088,00 kg.

Todas estas Cooperativas encontram-se, em raio de 70 km, o que justifica a instalacao de uma planta industrial para processamento desta materia-prima, a qual poderia abastecer as maquinas agricolas dos proprios cooperados, com B100, eliminando assim problemas relacionados a revenda e transporte do biodiesel ate as empresas que fariam a mistura B2 ou B5.

Segundo o balanco energetico do Estado do Parana do ano de 2003, o Estado consumiu neste ano, um total de 2.749.646 t de oleo diesel, sendo necessario entao uma producao anual de 54.992,93 t de biodiesel para ser adicionada ao oleo diesel na proporcao de 2% (B2), conforme exigencia legal, representando esta planta uma quantidade significativa de 37,1% do total de biodiesel necessario.

Observa-se que a regiao de Cascavel, como mapeada pela Copel (2003), refere-se a regiao oeste do Estado do Parana e consumiu 19% (522.432,74 t de oleo diesel) do total registrado no balanco energetico; esta mesma planta seria auto-suficiente para abastecer a regiao com biodiesel, a ser adicionado ao oleo diesel como aditivo, inclusive na proporcao de 5% (B5). Uma outra alternativa seria o abastecimento do setor agropecuario, o qual consumiu 12,04% do total de oleo diesel utilizado no Estado, neste mesmo periodo. Se transferido este percentual para a regiao oeste, esta planta poderia abastecer um terco deste consumo com biodiesel 100% (B100) ou o total do diesel utilizado na forma de aditivo na proporcao de 30% (B30).

Conclusao

Concluiu-se que, o rendimento de 95% foi satisfatorio para a rota utilizada, conforme referencias em outros trabalhos, podendo estas Cooperativas produzir 73.959,13 kg [dia.sup.-1] ou 19.525.209,00 kg [ano.sup.-1] de biodiesel.

Podendo, a partir destes dados, operar uma planta para producao de biodiesel, com a qual poderiam contribuir de forma significativa na producao deste biocombus6vel, esta planta poderia atender com 37,1% da quantidade total de biodiesel necessaria no Estado como aditivo legal na forma de B2 (2%). Outra alternativa seria passar a regiao oeste do Estado a auto-suficiencia, inclusive com a adicao de 5%, ou ainda abastecer o total de maquinas agricolas desta regiao com B30 ou 1/3 destas maquinas com B100.

Received on October 04, 2005.

Accepted on August 28, 2007.

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Luis Fernando Souza Gomes (1), Samuel Nelson Melegari de Souza (1) e Reinaldo Aparecido Bariccatti (3)

(1) Faculdade Assis Gurgacz, Cascavel, Parana, Brasil. (2) Centro de Ciencias Exatas e Tecnologicas, Universidade Estadual do Oeste do Parana, Cx. Posta1701, 85814-110, Cascavel, Parana, Brasil. (3) Centro de Engenharia e Ciencias Exatas, Universidade Estadual do Oeste do Parana, Toledo, Parana, Brasil. * Autor para correspondencia. E-mail: [e-mail]

Tabela 1. Potencial teOrico de producao de biodiesel, com
rendimento de 95%, a partir do Oleo de frango produzido pelas
Cooperativas do oeste do Parana.

                     Capacidade      Potencial           Potencal
Coopeativa-cidade    de abare        de producao         de producao
                     insalado        de Oleo fango       biodiesel
                     (aves           (kg [dia.sup.-1])   (kg [dia.
                     [dia.sup.-1])                       sup.-1])

Lar-Matelandia           280.000      18.984,00              18.165,00
Copagril-Marechal        140.000       9.492,00               9.082,89
Candido Rondon
C.Vale-Palotina          300.000      20.340,00              19.463,35
Coopavel-Casavel         140.000       9.492,00               9.082,89
Copacol-Cafelandia       280.000      18.984,00              18.165,00
Total diario           1.140.000      77.292,00              73.959,13
Total anual          300.960.000      20.405.088,00      19.525.209,00

Tabela 2. Parametros das amostras.

Amostra                 GA                 IP

                 (soluto almcalino   (meq peroxodi   % [U.sub.105
                      normal %)      [kg.sup.-1)     [degrees]C (%)

Oleo de soja         0,074               0,0            0,000
Oleo de frango       1,220               0,0            0,127

Tabela 3. Partes descartadas no abate e processamento de aves.

Parte                                    %

Sangue                                 2,368
Penas                                  6,335
Visceras nao-comestiveis               7,290
Quebra (ossos, residuos e rejeitos)   14,007