CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / The production of biodiesel is generally performed by alkaline transesterification oils with low amounts of free fatty acids (FFAs). In order to decrease the costs of production of biodiesel, low quality waste cooking oils or grease have been investigated as a source alternative, but problems in the purification step due to the formation of soap are found in catalysis with sodium hydroxide. In this work, the ionic liquid choline hydroxide was produced and used as catalyst in the production of biodiesel from oils of frying food. An experimental design was carried out to investigate the influence of variables: molar ratio oil/alcohol, temperature and concentration of catalyst in the conversion of triglycerides and free fatty acids to methyl esters. The concentration of catalyst showed higher influence on conversion, followed by the molar ratio of oil / alcohol. The temperature range did not result in significant conversion changes. The kinetic analysis showed that the highest conversions were obtained with 3 hours of reaction. The statistical design allowed find optimal conditions: 5.5% w/w catalyst molar ratio of oil/methanol 1:12, temperature 40 ÂC and 3 hours of reaction. Thermodynamic properties and acid numbers were determined for reaction products of the reactions carried out in experimental design, in order to provide data for process control. The acid numbers of products of all reactions were significantly reduced, independent of conversion. To evaluate the possibility of recovery and reuse of the ionic liquid, the liquid-liquid equilibrium of systems containing water, 1-butanol and glycerin, water, 1-butanol and choline hydroxide, and the partition in the ionic liquid system water, 1-butanol and glycerin at 30  C were studied. The solubility of the components was evaluated by construction of the binodal curve and the compositions of the equilibrium phases were determined by densitometry. The results show that glycerin is distributed preferably in the phase rich in water and it was not possible to quantify all compositions the water phase system, 1-butanol and choline hydroxide in the case that an electrolytic system. / A produÃÃo de biodiesel à geralmente realizada por transesterificaÃÃo alcalina de Ãleos com baixa quantidade de Ãcidos graxos livres (AGLs). Visando diminuir os custos de produÃÃo do biodiesel, Ãleos de baixa qualidade ou residuais tÃm sido investigados como alternativa de fonte graxa, porÃm problemas na etapa de purificaÃÃo em decorrÃncia da formaÃÃo de sabÃes sÃo encontrados na catÃlise com hidrÃxido de sÃdio. Nesse trabalho, o lÃquido iÃnico hidrÃxido de colina foi produzido e aplicado como catalisador na produÃÃo de biodiesel a partir de Ãleos provenientes da fritura de alimentos. Um planejamento experimental foi realizado para investigar a influÃncia das variÃveis: razÃo molar Ãleo/Ãlcool, temperatura e concentraÃÃo de catalisador na conversÃo de triglicerÃdeos e AGLs a Ãsteres metÃlicos. A concentraÃÃo de catalisador apresentou maior influÃncia na conversÃo, seguido pela razÃo molar Ãleo/Ãlcool. A variaÃÃo de temperatura nÃo implicou em alteraÃÃes considerÃveis de conversÃo. A avaliaÃÃo cinÃtica mostrou que as maiores conversÃes foram obtidas com 3 horas de reaÃÃo. O planejamento estatÃstico permitiu encontrar condiÃÃes Ãtimas: 5,5 % m/m de catalisador, razÃo molar Ãleo/metanol de 1/12, temperatura de 40 ÂC e 3 horas de reaÃÃo. Propriedades termodinÃmicas e Ãndices de acidez foram determinados para os produtos reacionais das reaÃÃes realizadas no planejamento experimental, com o intuito de fornecer dados para o controle do processo. Os Ãndices de acidez dos produtos de todas as reaÃÃes apresentaram reduÃÃo significativa, independente da conversÃo. Para avaliar a possibilidade de recuperaÃÃo e reutilizaÃÃo do lÃquido iÃnico, o equilÃbrio lÃquido-lÃquido dos sistemas contendo Ãgua, n-butanol e glicerina, Ãgua, n-butanol e hidrÃxido de colina e a partiÃÃo do lÃquido iÃnico no sistema Ãgua, n-butanol e glicerina a 30 ÂC foram estudados. A solubilidade dos componentes foi avaliada por meio da construÃÃo da curva binodal e as composiÃÃes das fases em equilÃbrio foram determinadas atravÃs da densimetria. Os resultados mostram que a glicerina se distribui preferencialmente na fase rica em Ãgua e que nÃo foi possÃvel quantificar todas as composiÃÃes das fases do sistema Ãgua, n-butanol e hidrÃxido de colina por se tratar este de um sistema eletrolÃtico.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Biodiesel is a mixture of fatty acid alkyl esters produced by the reaction between vegetable oils and short chain alcohols, like methanol and ethanol, using a catalyst that can be acid, basic or enzymatic. However, the high cost of the raw material when refined vegetable oil is used, have made biodiesel production economically unattractive. Therefore, research with waste oils has increased, showing the technical viability of the production of biodiesel using the residential and industrial residues as raw material. Another variable that has influenced this type of reaction is the type of alcohol. In Brazil, the use of ethanol is interesting because the country has become one of the top worldwide producers of ethanol from vegetables sources, a cheaper and less toxic product than methanol, decreasing our petroleum dependence. The type of catalyst also influences biodiesel production. Alkali is the catalysts that is more often used in industry, but when the vegetable oil has a high acid value, it can not be used because soap is produced, diminishing the esters yield. In this case an acid or an enzyme is used as a catalyst. Based on the previous explanation, the results of this work correspond to the study of enzymatic production of biodiesel using waste oil and ethanol. The immobilized Candida antarctica lipase (Novozym 435) behavior was studied in the oleic acid esterification, studying the effect of the variables that has influence in the process. The variables chosen were: temperature (30 â 50oC), molar ratio acid:alcohol (1:1 â 1:6) and water content (0 â 20%). The reaction were performed in closed reactors with a capacity of 250 mL containing 10 g of oil, a known amount content of alcohol, pre-determined by experimental design and enzyme content of 5% p/p, based on the oil mass. The reaction medium was kept under constant stirring, 200 rpm. Maximum conversion of 88,36% was achieved when high molar ration, the lower temperature and water content values were used. However, by the kinetic study, it can be concluded that it is not necessary to use an alcohol excess to achieve good conversions. After that, the behavior of Candida Antarctica lipase B immobilized in chitosan was studied in acid oleic esterification. A slower initial rate of reaction was observed in comparison to Novozym 435. The behavior of both lipases was also studied in the esterification of waste coconut oil, showing good stability and giving a conversion of about 80% in 60 minutes. Both biocatalyst could be reused 10 times, keeping the same activity. In order to compare the behavior of Novozym 435 in two different mediums, an experimental design was performed with waste cotton oil, which had a low acid value. The same negative influence of the temperature and molar ratio was observed, but with a high reaction time, getting a maximum conversion of 82,66% in 72 hours of reaction. To calculate the conversions, the decreasing of the acid value was used when the raw material had a high acid value, and when the raw material had a low acid value the glycerol production was used. / O biodiesel à uma mistura de Ãsteres alquÃlicos de Ãcidos graxos resultante da reaÃÃo entre Ãleos vegetais e Ãlcoois de cadeia curta, como metanol ou etanol, auxiliada por um catalisador, que pode ser Ãcido, bÃsico ou enzimÃtico. Entretanto, o alto custo da matÃria-prima quando se utiliza Ãleo vegetal de grau alimentÃcio tem inviabilizado economicamente a produÃÃo desse biocombustÃvel. Por isso, as pesquisas com Ãleo residual tem aumentado, mostrando a viabilidade tÃcnica da produÃÃo de biodiesel a partir de resÃduos residenciais e industriais. Outro fator que influencia a reaÃÃo de produÃÃo de biodiesel à o tipo de Ãlcool. No Brasil, o uso do etanol à interessante desde que o nosso paÃs se tornou um dos maiores produtores mundiais de etanol vegetal, um produto mais barato e menos tÃxico que o metanol, diminuindo assim a nossa dependÃncia do petrÃleo. O catalisador tambÃm exerce influÃncia nesse tipo de reaÃÃo. Os catalisadores mais usados industrialmente sÃo as bases, mas quando o Ãleo vegetal tem um alto teor de Ãcidos graxos livres, o que acontece, geralmente, com os Ãleos residuais, nÃo à possÃvel usar catalisador bÃsico por favorecer a formaÃÃo de sabÃo e diminuir o rendimento em Ãsteres. Nesse caso, usa-se um catalisador Ãcido ou enzimÃtico. Partindo dessa premissa, os resultados constantes nessa dissertaÃÃo correspondem ao estudo da produÃÃo enzimÃtica de biodiesel utilizando Ãleo residual e etanol. Avaliou-se o comportamento da lipase comercial imobilizada de CÃndida antarctica tipo B (Novozym 435) na esterificaÃÃo do Ãcido olÃico comercial, estudando as variÃveis que influenciam no processo. As variÃveis escolhidas foram: temperatura (30-50o C), razÃo molar Ãcido:Ãlcool (1:1-1:6) e a concentraÃÃo de Ãgua presente no meio (0-20%). As reaÃÃes foram conduzidas em erlenmeyers de 250 mL fechados contendo 10 g de Ãleo e a quantidade de Ãlcool prÃ-determinada pelo planejamento de experimentos, mantendo-se a agitaÃÃo fixa em 200rpm e a concentraÃÃo de enzima em 5% m/m baseada na massa de Ãleo medida, obtendo-se uma conversÃo mÃxima de 88,36% na condiÃÃo de maior razÃo molar, menor temperatura e menor concentraÃÃo de Ãgua. Entretanto, pelo estudo cinÃtico concluÃ-se que nÃo à necessÃrio um excesso de Ãlcool para conseguir boas conversÃes. Em seguida, avaliou-se o comportamento de uma lÃpase do tipo B de CÃndida antarctica imobilizada em quitosana na esterificaÃÃo do Ãcido olÃico, observando um comportamento semelhante ao da Novozym 435 mas com uma taxa inicial de reaÃÃo mais lenta. Avaliou-se tambÃm o comportamento das duas lÃpases na esterificaÃÃo do Ãleo de coco residual Ãcido, observando uma boa estabilidade para ambos os biocatalisadores que forneceram uma conversÃo acima de 80% com 60 minutos de reaÃÃo e puderam ser reutilizados por no mÃnimo 10 vezes consecutivas sem perda considerÃvel de atividade. Para comparar o comportamento da Novozym 435 em dois meios distintos, realizou-se um planejamento experimental fatorial com um Ãleo de algodÃo residual de baixa acidez livre, observando a mesma influÃncia negativa da temperatura e da razÃo molar entre reagentes, mas com um tempo de reaÃÃo maior, pois uma conversÃo mÃxima de 82,66% sà foi atingida com 72 horas de reaÃÃo. Para o cÃlculo da conversÃo, utilizou-se a reduÃÃo do Ãndice de acidez quando a matÃria-prima tinha um alto teor de Ãcidos graxos livres e o mÃtodo do periodato de sÃdio na determinaÃÃo da glicerina quando a matÃria-prima tinha uma baixa acidez livre.