Orientador : Prof. Dr. Claudiney Soares Cordeiro / Coorientador : Prof. Dr. Fernando Wypych / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências Exatas, Programa de Pós-Graduação em Química. Defesa: Curitiba, 27/05/2015 / Inclui referências : f. 51-60 / Resumo: A transesterificação de óleos vegetais e/ou gorduras animais em meio alcalino homogêneo ainda é o método mais utilizado para a produção de biodiesel no Brasil. No entanto, este processo necessita de matérias primas com baixa acidez e umidade para evitar reações paralelas indesejadas como a saponificação, que levam à emulsificação e promovem perdas no rendimento da reação. Outra desvantagem é a necessidade de etapas de purificação para a retirada do catalisador e de outros possíveis contaminantes. Os processos catalíticos heterogêneo apresentam muitas vantagens em relação aos processos homogêneos, como a facilidade de separação dos produtos da reação, a obtenção de produtos com alto grau de pureza, não são corrosivos e, ainda são de fácil regeneração, possibilitando a sua reutilização, bem como a menor geração de resíduos ao final do processo, no entanto o aumento significativo do glicerol, formado no processo de transesterificação, é ambientalmente e economicamente, uma desvantagem desse processo. A interesterificação de óleos e gorduras com acetato de metila em meio heterogêneo oferece uma alternativa promissora comparado a transesterificação, já que o coproduto formado é a triacetina, ou seja, esse tipo de processo já produz um glicerol quimicamente modificado, eliminando a etapa de beneficiamento do glicerol. Por estarem no estado sólido, estes materiais permitem uma fácil separação do meio reacional além de apresentarem a possibilidade de reuso em diversos ciclos. Da mesma forma, se espera idealmente que a atividade catalítica deve permanecer similar em todos os ciclos para viabilizar o uso. Neste trabalho foi utilizado como catalisadores o hidroxido duplo lamelar Zn2AlNO3 o hidroxissal lamelar (Zn5(OH)8(NO3)2.2H2O HNZ, hidroxinitrato de zinco), a hidrotalcita e o carboxilato lamelar (estearato de zinco comercial- EZCom). No entanto foi desenvolvido um conjunto maior de experimentos para o HDL-Zn2AlNO3e para o EZCom, que se mostraram mais promissores nos ensaios preliminares. Todos os catalisadores foram aplicados na reação de interesterificação metílica do óleo de soja em reator Büchiglass, modelo "miniclave drive", com rotação de 600 rpm. Os ésteres obtidos foram analisados por cromatografia em fase gasosa e a máxima conversão foi de 80,5 % para reações catalisadas com EZCom e 89,0 % para o HDL, quando empregada a razão molar óleo:álcool de 1:24, tempo reacional de 10 hrs porcentagem de catalisador de 15 % (m/m). Os testes de reuso demonstraram que o catalisador perde atividade já no segundo ciclo de reuso devido a mudança estrutural dos compostos lamelares. As análises de difração de raios X, espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier e termogravimetria indicaram que os catalisadores possuem características similares às descritas na literatura. Palavras-chave: biodiesel, interesterificação, hidróxido duplo lamelar, estearato de zinco comercial, catálise heterogênea. / Abstract: The transesterification of vegetable oil and/or animal fats in homogeneous alkaline medium is still the most widely used method for the production of biodiesel in Brazil. However, this process requires raw materials with low acidity and moisture to prevent undesirable side reactions such as saponification, which lead to emulsification and promote losses in the yield of the reaction. Another disadvantage is the need for purification steps to remove the catalyst and other possible contaminants. The heterogeneous catalytic process offers many advantages over homogeneous processes, such as ease of separation of the reaction products to obtain products with high purity, non-corrosive and yet are easy regeneration, allowing its reuse and such as less waste at the end of the process, however the significant increase in glycerol formed in the transesterification process is environmentally and economically, a disadvantage of this process. The heterogeneous interesterification of oils and fats with methyl acetate, offers a promising alternative as compared to transesterification, since the byproduct formed is triacetin, so this type of process is already producing a chemically modified glycerol, eliminating the processing step. Lamellar materials, oxides, clays, zeolites and molecular sieves, are examples of compounds with applicability in catalytic processes to reduce these limitations, aiming the production of biodiesel. Because of their solid state, these materials allow easy separation of the reaction medium in addition to having the possibility of reuse in several cycles. In this work was used as catalysts LDH Zn2AlNO3 the LHS (Zn5(OH)8(NO3)2.2H2O ZHN, zinc hidroxinitrato), the hydrotalcite and the lamellar carboxylate (zinc stearate commercially EZCom). However, there developed a larger set of experiments to HDL-Zn2AlNO3 and the EZCom that were more promising in preliminary tests. All catalysts used in the interesterification reaction of the methyl soybean oil in reactor Büchiglass model "miniclave drive" with 600-rpm rotation. The esters were analyzed by gas chromatography and the maximum conversion was 80.5% for reactions catalyzed with EZCom and 89.0% for HDL when used the molar ratio of oil: alcohol 1:24, reaction time 10 h percentage of catalyst 15% (m / m). The reuse tests shown that the catalyst loses activity in the second cycle due to structural change of lamellar compounds. The analysis of X-ray diffraction, infrared spectrometry with Fourier transform, and thermogravimetric analysis indicated that the catalysts have similar characteristics to those described in the literature. Keywords: biodiesel, interesterification, LDH, EZCom, heterogeneous catalysis.

Made available in DSpace on 2014-12-30T13:03:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000464277-Texto+Completo-0.pdf: 4145910 bytes, checksum: 2e0c58bf8b4cf1d7528d07398ef31162 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nowadays, the use of biomass for biofuel production is a widely discussed issue, mainly because of environmental impacts. Soybeans are the main raw material used for the Brazilian biodiesel production, and Rio Grande do Sul is one of the largest producers of soybean in Brazil and the world. Its importance is due mainly because of its versatility, being employed, also, for example, in food, agricultural and chemical industries. However, there are no studies of the environmental performance of the soy produced in the state of Rio Grande do Sul. In this scenario, the Life Cycle Assessment is presented as a tool to evaluate the environmental performance. Therefore, this paper presents an assessment of the environmental performance of the soy produced in the state of Rio Grande do Sul, from the construction of an representative life cycle inventory of the study area. The study was conducted from cradle to gate of the farm from specific primary data for the steps which are the main link in the production of soybeans in the Rio Grande do Sul, on the 2012/2013 harvest. Secondary data were obtained from the literature and databases available on SimaPro® software. The inventory data were collected in 23 municipalities that together account for 32% of total production of soybean state. Alternative scenarios for change land use change show emission values ranging from 0. 03 to 1. 03 eq. ha-1 t CO2. The Life Cycle Assessment was conducted from these data and the normalized score calculated from the CML 2001 method revealed a significant contribution seeding and fertilization stage due to the use of phosphate fertilizer. The potential for global warming was largely influenced by the Land Use Change. / Atualmente, a utilização da biomassa para a produção de biocombustíveis é uma questão amplamente discutida, principalmente por causa dos impactos ambientais. A soja é a principal matéria-prima utilizada para a produção de biodiesel brasileiro, e o Rio Grande do Sul é um dos maiores produtores de soja do Brasil e do mundo. Sua importância se dá, principalmente, devido a sua versatilidade, sendo empregada, também, por exemplo, nos setores alimentícios, agropecuários e quimico. Entretanto, não há estudos do desempenho ambiental da soja produzida no estado do Rio Grande do Sul. Neste cenário, a Avaliação de Ciclo de Vida apresenta-se como uma ferramenta para avaliar o desempenho ambiental. Logo, o presente trabalho apresenta uma avaliação da soja produzida no estado do Rio Grane do Sul, a partir da construção de um inventário do ciclo de vida representativo da região em estudo. O estudo foi conduzido do berço ao portão da fazenda a partir de dados primários específicos para as etapas que constituem o elo principal da produção da soja do Rio Grande do Sul, referente à safra 2012/2013. Dados secundários foram obtidos a partir da literatura e bases de dados disponíveis no software SimaPro®. Os dados de inventário foram coletados em 23 municípios que, juntos, respondem por 32% da produção total de soja do estado. Cenários alternativos para mudança no uso da terra apresentaram valores de emissão variando entre 0,03 – 1,03 t CO2 eq. ha-1. A Avaliação de Ciclo de Vida foi conduzida a partir destes dados e o escore normalizado calculado a partir do método CML 2001 revelou uma significativa contribuição da etapa de semeadura e fertilização em decorrência do uso de fertilizante fosfatado. O potencial para aquecimento global foi majoritariamente influenciado pela Mudança de Uso da Terra.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:55:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000444965-Texto+Completo-0.pdf: 19735321 bytes, checksum: 848931c529752f1baa29108987cfc311 (MD5) Previous issue date: 2012 / Biodiesel is a synthetic fuel usually produced by the transesterification reaction. This study was undertaken to monitor the kinetics of the transesterification reaction between soybean oil and methanol catalyzed by potassium methoxide. A series of reactions was monitored with a laser spectrometer used to analyze the absorption and scattering of light in real-time. The objectives of this study aimed to determine when the reaction came in chemical equilibrium. This objective was achieved by observing an arbitrary time interval, experimentally obtained from the graph of electrical resistance versus time, allowing optimize reaction time, by using a monitoring system that combined the information received through multiple sensors. Determine if the optical phenomenon observed during the reaction could be described by Euclidean geometry and whether it was related with the internal conical diffraction. It was found that it is not related to the internal conical diffraction, however, depending on the scale applied to observe the optical phenomenon it can be described by the Euclidean geometry. The goal of developing analytical instrumentation was achieved by constructing a non-invasive laser spectrometer. / O biodiesel é um combustível sintético, geralmente produzido a partir da reação de transesterificação. Este trabalho foi desenvolvido para monitorar a cinética da reação de transesterificação entre o óleo de soja e o metanol, catalisada por metóxido de potássio. Uma série de reações foi monitorada com um espectrômetro laser, utilizado para analisar a absorção e o espalhamento da luz em tempo-real. Os objetivos deste trabalho visaram determinar quando a reação entrou em equilíbrio químico. Atingiu-se este objetivo através da observação de um intervalo arbitrário de tempo, obtido experimentalmente a partir do gráfico da resistência elétrica em função do tempo, permitindo otimizar o tempo de reação através da utilização de um sistema de monitoramento que combinava as informações recebidas através de vários sensores. Determinar se o fenômeno óptico observado durante a reação poderia ser descrito pela geometria Euclidiana e se o mesmo tinha relação com a difração cônica interna. Constatou-se que o mesmo não apresenta relação com a difração cônica interna, porém, dependendo da escala utilizada para observar o fenômeno óptico, ele pode ser descrito pela geometria Euclidiana. O objetivo de desenvolver instrumentação analítica foi alcançado através da construção de um espectrômetro laser não invasivo.

Orientadores: Antonio Batocchio, Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-27T15:04:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cunha_LeonardoPassosda_M.pdf: 103899044 bytes, checksum: 5bb4276a2715897ba2b90ad7ce7e9214 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Nesta dissertação, procurou-se investigar, conceber e desenvolver um modelo de negócio para a integração da produção de um catalisador em um complexo de produção de biodiesel em território brasileiro. Esta integração permitiu uma produção mais enxuta e limpa, do ponto de vista ambiental. Dentro deste contexto, foi possível avaliar o impacto econômico de um caso real na sociedade brasileira. Para sua realização, foi necessário investigar e conhecer os possíveis modelos de negócio e tecnologias aplicáveis a este tipo de mercado, bem como as principais ferramentas mais aplicáveis de análise econômica. Durante esta investigação, fez-se necessário inicialmente realizar um estudo sobre o mercado de biodiesel brasileiro, seus modelos de negócio, sistemas de produção e aplicabilidades quanto a análise insumo-produto no estudo econômico de um caso real. Uma vez definido um modelo apropriado de produção para um caso real, elaborou-se uma análise experimental dos seus impactos na geração de empregos e na produção (Produto Interno Bruto - PIB) brasileira. Resultados adicionais mostraram a importância do mercado de biodiesel brasileiro e a relevância de um estudo econômico em projetos de engenharia e de negócios. Os principais resultados desta pesquisa apontam para a importância de futuros estudos econômicos em projetos de engenharia e negócios, tanto no mercado de biocombustíveis quanto em outros domínios de conhecimentos análogos / Abstract: In this master's thesis, it was investigated, designed, and developed a business model for production and integration of a catalyst in a complex of biodiesel production in Brazil. This integration allowed a leaner and cleaner production, regarding an environmental point of view. Within this context, it was possible to assess the economic impact of a real case in the Brazilian society. For its realization, it was necessary to investigate and understand possible business models and technologies applicable to this type of market as well as the main applicable tools of economic analysis. During this investigation, it was necessary to initially conduct a study on the Brazilian biodiesel market, their business models, production systems and applicability of the input-output analysis in the economic study of a real case. Once set an appropriate production model to a real case, it was elaborated an experimental analysis of the impacts on job creation and Brazilian production (Gross Domestic Product - GDP). Additional results show the importance of the Brazilian biodiesel market and the relevance of an economic study in engineering and business. The main results of this research point out to the importance of future economic studies in engineering and business, both in the biofuels market as well as in other fields of analogue knowledge / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Na atualidade dois fatores condicionam os rumos da área energética brasileira e mundial, o primeiro e mais importante é a incerteza da oferta de petróleo e derivados, juntamente com comportamento dos preços destes produtos. O segundo são as preocupações ambientais crescentes. Viabilizou-se, assim, a busca por diferentes alternativas de fonte energética, Entre estas se destacam o etanol e o biodiesel. O objetivo deste trabalho é examinar a economicidade da indústria de biodiesel no Estado do Mato Grosso, confrontando os principais tipos de plantas de produção. Assim, são comparadas duas plantas de produção de biodiesel, a primeira (Usina 1) com toda infra-estrutura para recepção, armazenagem, esmagamento da matéria prima selecionada e produção do bicombustível. A segunda (Usina 2) sem a etapa de esmagamento, ou seja, apenas com a infra-estrutura para recebimento do óleo e produção de biodiesel. Para tal conduz-se a análise sob dois pontos de vista: (a) privado em que se examina a rentabilidade do projeto sob as condições econômicas e financeiras em vigor (incluindo possíveis subsídios creditícios e fiscais); (b) social em que os insumos e produtos são avaliados pelos seus custos de oportunidade. A viabilidade da produção de biodiesel no sudeste do Mato Grosso, a partir de óleo de soja, foi encontrada somente na usina do tipo 1, aquela que possui a etapa de esmagamento e extração do óleo inserida no processo produtivo. A usina tipo 2, sem a etapa de esmagamento, não apresentou viabilidade econômica no presente estudo. Na usina 1 o preço da soja é a principal variável para a rentabilidade do projeto. Para a usina 2 essa variável é o preço do biodiesel mas seguida de perto pelo preço do óleo de soja. O rendimento do farelo de soja também é destacado na usina 1 devido ao seu forte impacto nos indicadores de viabilidade econômica. Do ponto de vista social ambos projetos são inviáveis, porem o subsidio necessário para a usina 1 é maior do que para usina 2. / In the present time two factors condition the routes of the Brazilian and world-wide energy area, the first and most important one is the uncertainty of oil and derivatives supply, together with its prices behavior. The second is the increasing environmental concerns. It made possible, thus, the search for different alternatives of energy source,. The objective of this study is to examine the economy of the biodiesel industry in the State of the Mato Grosso, collating the main types of production plants. Thus, two plants of biodiesel production are compared. The first one (Plant 1) with all infrastructure for reception, storage, crushing the soybean and production of the biofuel. The second one (Plant 2) without the stage of crushing, with only the infrastructure to receive the oil and production of biodiesel. The analysis is conducted under two aspects: (a) private - where it examines the profitability of each project under the economic and financial conditions in vigor (including possible credit and fiscal subsidies); (b) social - where the inputs and outputs are evaluated by its costs of opportunity. The viability of biodiesel production in the Southeast of the Mato Grosso, from soybean oil, occurred only in the plant 1, the one with the stage of crushing and oil extraction. The plant 2, without the stage of crushing, did not present economic viability in the present study. In plant 1 the soybean price is the main variable for the profitability of project. For plant 2 this variable is the biodiesel price but followed closely by the soybean oil price. The soybean meal yield also is detached in plant 1 due to its strong impact in the economic viability. Under social point of view both projects are impracticable, although the subsidies required for plant 1 are bigger than plant 2.

Orientador: Prof. Dr. Igor Fuser / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016. / A presente pesquisa teve como objetivo geral analisar a implantação do cultivo da macaúba para produção de biodiesel e seu impacto na promoção da Segurança Alimentar e Nutricional das famílias residentes na comunidade Riacho D¿Antas. Com base nos objetivos propostos a pesquisa realizada foi de abordagem qualitativa que se dividiu em três fases tais fases foram a exploratória, o trabalho em campo na comunidade Riacho D¿Antas com técnica de coleta de dados; a análise documental; a observação foram realizadas 16 (dezesseis) entrevistas semiestruturadas com as famílias da comunidade e a analise e o tratamento do trabalho. Os resultados da pesquisa apontam que o cultivo de macaúba para a produção de biodiesel teve impacto positivo na promoção de segurança alimentar e nutricional das famílias. Conclui-se que o cultivo da macaúba para a produção do biodiesel na comunidade Riacho D¿Antas só houve impactos positivos na promoção da segurança alimentar e nutricional pois as famílias que lá residem propagou um modo de organização da produção, da extração, do capital e gasto que privilegia o trabalho, promovendo à inclusão, diminuição do êxodo rural, a autogestão, a cooperação e desenvolvimento econômico, social, cultural e a democratização das famílias. / This study aimed to analyze the macaúba cultivation deployment for biodiesel production and its impact on the promotion of food and nutrition security of households in Riacho community D'tapirs. Based on the proposed objectives the research was qualitative approach was divided into three phases such phases were exploratory, field work in Riacho D'Antas community with data collection technique; document analysis; observation was performed sixteen (16) semi-structured interviews with the families of the community and the analysis and treatment of work. The survey results indicate that the macaúba cultivation for biodiesel production had a positive impact on food security and nutrition promotion of families. We conclude that the cultivation of macaúba for the production of biodiesel in Riacho D'Antas community was only positive impacts on the promotion of food and nutritional security for families who live there spread an organizational mode of production, extraction, capital and spending that focuses on work, promoting inclusion, reduction of rural exodus, self-management, cooperation, and economic, social, cultural development and democratization of families.

Na atualidade dois fatores condicionam os rumos da área energética brasileira e mundial, o primeiro e mais importante é a incerteza da oferta de petróleo e derivados, juntamente com comportamento dos preços destes produtos. O segundo são as preocupações ambientais crescentes. Viabilizou-se, assim, a busca por diferentes alternativas de fonte energética, Entre estas se destacam o etanol e o biodiesel. O objetivo deste trabalho é examinar a economicidade da indústria de biodiesel no Estado do Mato Grosso, confrontando os principais tipos de plantas de produção. Assim, são comparadas duas plantas de produção de biodiesel, a primeira (Usina 1) com toda infra-estrutura para recepção, armazenagem, esmagamento da matéria prima selecionada e produção do bicombustível. A segunda (Usina 2) sem a etapa de esmagamento, ou seja, apenas com a infra-estrutura para recebimento do óleo e produção de biodiesel. Para tal conduz-se a análise sob dois pontos de vista: (a) privado em que se examina a rentabilidade do projeto sob as condições econômicas e financeiras em vigor (incluindo possíveis subsídios creditícios e fiscais); (b) social em que os insumos e produtos são avaliados pelos seus custos de oportunidade. A viabilidade da produção de biodiesel no sudeste do Mato Grosso, a partir de óleo de soja, foi encontrada somente na usina do tipo 1, aquela que possui a etapa de esmagamento e extração do óleo inserida no processo produtivo. A usina tipo 2, sem a etapa de esmagamento, não apresentou viabilidade econômica no presente estudo. Na usina 1 o preço da soja é a principal variável para a rentabilidade do projeto. Para a usina 2 essa variável é o preço do biodiesel mas seguida de perto pelo preço do óleo de soja. O rendimento do farelo de soja também é destacado na usina 1 devido ao seu forte impacto nos indicadores de viabilidade econômica. Do ponto de vista social ambos projetos são inviáveis, porem o subsidio necessário para a usina 1 é maior do que para usina 2. / In the present time two factors condition the routes of the Brazilian and world-wide energy area, the first and most important one is the uncertainty of oil and derivatives supply, together with its prices behavior. The second is the increasing environmental concerns. It made possible, thus, the search for different alternatives of energy source,. The objective of this study is to examine the economy of the biodiesel industry in the State of the Mato Grosso, collating the main types of production plants. Thus, two plants of biodiesel production are compared. The first one (Plant 1) with all infrastructure for reception, storage, crushing the soybean and production of the biofuel. The second one (Plant 2) without the stage of crushing, with only the infrastructure to receive the oil and production of biodiesel. The analysis is conducted under two aspects: (a) private - where it examines the profitability of each project under the economic and financial conditions in vigor (including possible credit and fiscal subsidies); (b) social - where the inputs and outputs are evaluated by its costs of opportunity. The viability of biodiesel production in the Southeast of the Mato Grosso, from soybean oil, occurred only in the plant 1, the one with the stage of crushing and oil extraction. The plant 2, without the stage of crushing, did not present economic viability in the present study. In plant 1 the soybean price is the main variable for the profitability of project. For plant 2 this variable is the biodiesel price but followed closely by the soybean oil price. The soybean meal yield also is detached in plant 1 due to its strong impact in the economic viability. Under social point of view both projects are impracticable, although the subsidies required for plant 1 are bigger than plant 2.