O Brasil é um país que se destaca pela pujança da pecuária e como importante ator no mercado de biodiesel. Entretanto, há uma carência de estudos que investiguem o desempenho ambiental do biodiesel produzido a partir de gordura animal segundo uma lógica sistêmica. Trata-se de um tema controverso em função do tratamento dado à gordura pois, embora haja demanda e mercado bem estabelecido, há casos em que esta substância é tratada como um rejeito da produção de carne, desconsiderando-se os impactos ambientais pregressos. Neste contexto, o presente trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a criticidade de diferentes abordagens para as situações de multifuncionalidade da cadeia de produção do biodiesel obtido de gordura animal. Para tanto, fez-se uso da técnica de Avaliação do Ciclo de Vida de produtos segundo o enfoque atribucional com escopo do \"berço-ao-portão\" para se determinar o desempenho do biodiesel produzido nas regiões Sul, Centro-Oeste e Sudeste, e disponibilizado (tanto puro quanto na forma das misturas B15 e B8) para a região metropolitana de São Paulo entre os anos de 2013 e 2015. As situações de multifuncionalidade foram analisadas a partir da aplicação de critérios físicos (proporção mássica e conteúdo energético), de critérios econômicos e do Método Surplus, além da expansão das fronteiras do sistema e substituição de cargas ambientais evitadas. Os resultados foram expressos em termos das categorias de impacto de Mudanças Climáticas, Acidificação terrestre, Eutrofização aquática, Formação fotoquímica de oxidantes, Demanda de Energia Primária. Adicionalmente, foram feitas considerações a respeito do indicador de Energy Return On Investment (EROI) e do balanço de emissões de gases de efeito estufa. Os resultados indicaram que a alocação das cargas ambientais do processo de refino de petróleo - para a produção do diesel fóssil usado em atividades de transporte - mostrou-se irrelevante no contexto do presente estudo. No que diz respeito ao processo de transesterificação, os efeitos das abordagens para as situações de multifuncionalidade foram pouco influentes sobre os resultados. Isto porque a magnitude do impacto da atividade pecuária foi tamanha que a amplitude dos resultados variou cerca de 817 vezes (no caso da categoria de Mudanças Climáticas) ou até 1084 vezes (para a Demanda de Energia Primária). / Brazil is a country that stands out for the internal importance of cattle farming and as an important player in the biodiesel market. However, there is a lack of studies focusing the investigation of the environmental performance of biodiesel produced from animal tallow according to a systemic scope. This is a controversial issue, due to the treatment given to tallow as, although there is consistent market demand, there are cases in which this substance is treated as a waste from meat production activities. In this context, this study was conducted aiming the evaluation of the criticality of different approaches to multifunctional situations of the biodiesel production chain from animal tallow. In order to do so, attributional Life Cycle Assessment technique was used according to a \"cradle-to-gate\" scope in order to determine the environmental performance of biodiesel produced in the South, Midwest and Southeast regions, and commercialized (either purely or in the form of B15 and B8 mixtures) at São Paulo metropolitan region between 2013 and 2015. Multifunctionality situations were analyzed based on the application of physical criteria (mass ratio and energy content), economic criteria and the Surplus Method, as well as based on system boundaries expansion and the substitution of avoided environmental burdens. The results were expressed in terms of the following impact categories: Climate Change, Terrestrial Acidification, Aquatic Eutrophication, Photochemical Oxidants Formation, and Primary Energy Demand. In addition, considerations were made regarding the Energy Return On Investment (EROI) indicator and the greenhouse gases emission balance. The results indicated that the allocation of environmental burdens at petroleum refining process - for the production of fossil diesel used in transport activities - proved to be irrelevant in the context of the present study. Regarding the transesterification process, the effects of the approaches for multifunctionality situations were not very influential on the results. This is because the magnitude of the impact of cattle raising activity was such that the results varied by about 817 times (in the case of the Climate Change impact category) or up to 1084 times (considering the Primary Energy Demand).

Orientadores: Maria Alvina Krähenbühl, Reginaldo Guirardello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:23:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Batista_MatheusMaciel_M.pdf: 1974799 bytes, checksum: cced913200b0e245fb7dc04c7338b0da (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os parâmetros de solubilidade tridimensional definidos por Hansen são baseados em forças de dispersão entre as unidades estruturais, interações entre os grupos polares e de ligação de hidrogênio. Para compostos, tais como ésteres graxos que apresentam longas cadeias carbônicas, essa abordagem foi utilizada para obter as três coordenadas de parâmetros de solubilidade em termos de: uma parte de dispersão, uma parte polar e uma parte de ligação de hidrogênio. Está presente neste trabalho o método de contribuição de grupos proposto por Stefanis, para a estimativa dos parâmetros de solubilidade de Hansen de compostos orgânicos puros. Esse método de predição usa dois tipos característicos de grupos: grupos de primeira ordem, que descrevem a base estrutural molecular dos compostos e grupos de segunda ordem, que são baseados na teoria de conjugação e assim, melhoram a precisão das predições. Portanto esse método de contribuição de grupos garante a predição dos parâmetros de solubilidade de Hansen de uma ampla série de compostos orgânicos. Como há uma preocupação crescente em nível mundial para a proteção ambiental e de conservação dos recursos naturais não renováveis, ésteres graxos metílicos e etílicos (biodiesel) mostram grande potencial em aplicações como substitutos do diesel. Portanto, é empregada neste trabalho a metodologia utilizada por Hansen na determinação dos parâmetros de solubilidade para o caproato de etila, caprilato de etila, pelargonato de etila, laurato de etila e miristato de etila, utilizando o modelo matemático para otimização e o método de contribuição de grupos de Stefanis. O conhecimento dos parâmetros de solubilidade Hansen de ésteres etílicos graxos à temperatura ambiente pode, consequentemente, ajudar a aperfeiçoar sua aplicação como combustível ou solvente renovável e sustentável / Abstract: The three dimensional solubility parameters defined by Hansen are based on dispersion forces between structural units, interactions between the polar groups and hydrogen bonding. For compounds such as fatty esters that have long carbon chains, this approach was used to obtain the three coordinates of solubility parameters in terms of: part of dispersion, a polar part and a hydrogen bonding part. It is presented here the group contribution method proposed by Stefanis, to estimate the Hansen solubility parameters for pure organic compounds. This prediction method uses two kinds of characteristics groups: first order groups that describe the basic molecular structure of compounds and second order groups, which are based on the conjugation theory and improve the accuracy of predictions. So this group contribution method ensures the prediction of Hansen solubility parameters for a broad series of organic compounds. Because there is an increasing worldwide concern for environmental protection and for the conservation of nonrenewable natural resources, fatty acid methyl esters and fatty acid ethyl esters (biodiesel) show large potential applications as diesel substitutes. Therefore, it is used in this work the methodology for the determination of Hansen solubility parameters for ethyl caproate, ethyl caprylate, ethyl pelargonate, ethyl laurate and ethyl myristate, using the mathematical model for optimization and of group contribution Stefanis methods. Knowledge of Hansen solubility parameters of fatty acid ethyl esters at room temperature can therefore help to improve its use as a fuel or solvent renewable and sustainable / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_DaniloRibeirode_M.pdf: 2097787 bytes, checksum: 174055436552208f0eeb28c29f157213 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Biodiesel (ésteres alquílicos) é um combustível limpo derivado de fontes renováveis como óleo vegetal e gordura animal. O biodiesel é biodegradável, possui elevado ponto de fulgor, não-tóxico e produz menos COx e resíduos aromáticos do que o diesel de petróleo. Atualmente, devido ao elevado preço do óleo de soja e de canola, a produção de biodiesel a partir de matérias-primas de baixo custo como óleo residual pode aumentar a competitividade econômica do biodiesel frente ao diesel de petróleo, além de ser uma maneira de reciclar resíduos. A etanólise do óleo residual coletado em restaurante comercial foi estudada utilizando os catalisadores hidróxido de sódio e de potássio. Com teor de acidez superior a 3,8%, a transesterificação do óleo residual apresentou problemas comuns a esse tipo de matéria-prima, como formação de sabão e dificuldade de separação de fases. Assim, os planejamentos experimentais foram realizados em condições específicas de modo a resolver estes problemas. O óleo residual foi caracterizado pelo teor de acidez, umidade, composição de ácidos graxos, índice de iodo, viscosidade cinemática e massa específica. Primeiramente, foi realizado um planejamento fatorial fracionário para determinação das variáveis (temperatura, razão molar etanol:óleo, tipo e quantidade de catalisador e tempo de reação) de maior influência na conversão. O hidróxido de sódio formou uma mistura pastosa e homogênea após a destilação do etanol e, por isso, foi escolhido o catalisador hidróxido de potássio para os próximos planejamentos. A temperatura de reação de 30ºC também se mostrou a mais adequada. Além disso, os modelos estatísticos apresentaram curvatura, sendo necessária a adição de pontos axiais nos próximos planejamentos. Posteriormente, foram realizados planejamentos do tipo composto central com as variáveis mais significativas obtidas em planejamentos anteriores, visando não somente a obtenção da maior conversão, mas também bons índices de rendimento de ésteres. Os resultados mostraram que uma quantidade de KOH de 1,3%, temperatura de 30°C, razão molar etanol:óleo residual de 8:1, tempo de 50 minutos foram adequados para uma maior conversão e rendimento de ésteres obtidos. As curvas de contorno e superfícies de resposta mostraram as melhores condições de reação de cada planejamento de experimentos. Por fim, as melhores condições de operação foram tomadas para a obtenção dos dados cinéticos (energia de ativação e constantes da taxa) / Abstract: Biodiesel (alkyl esters) is a clean burning fuel derived from a renewable lipid feedstock such as vegetable oil or animal fat. It is biodegradable, non-inflammable, nontoxic and produce much lesser COx, sulfur dioxide and unburned hydrocarbons than petroleum-based diesel. Nowadays, due to the price of virgin oil such as soybean and canola oils, the use of low-cost feedstock such as waste frying oils in a base-catalyzed process should help make biodiesel competitive in price with petroleum diesel, beyond being a suitable way to reuse waste materials. Waste frying oil ethanolysis was studied using sodium hydroxide and potassium hydroxide as catalysts. The waste oil was collected in restaurant boxes. The waste oil showed free fatty acids content up to 3.8% and typical problems related to this condition as soap formation and phase separation interference were observed. Then, experimental designs were carried out in specific conditions to solve such problems. The properties of waste oil studied were acid value, water content, fatty acids composition, iodine value, kinematic viscosity and density. At first, a fractional factorial experimental design was chosen to analyze the most significant factors (temperature, ethanol to oil molar ratio, type and amount of catalyst and time) on the conversion oil to biodiesel. The use of sodium hydroxide as catalyst resulted in a dense and homogeneous phase after ethanol distillation, then potassium hydroxide was chosen to the subsequent experimental designs. The temperature of 30ºC was found more suitable as well. Moreover, curvature was detected in the fractional factorial experimental designs studied and star points were included in the following ones. Afterwards, central composite designs were carried out with the most significant factors obtained in previous designs not only looking for the higher conversion rate but also good ester yield. The reaction was optimized using 1.3% KOH, 30°C, ethanol to oil molar ratio of 8:1 and 50 minutes of stirring. The surface response methodology was used to study the best conditions related to each design. At last, a computer-aided tool of this system was used to model the kinetic of biodiesel production in order to calculate kinetic parameters such as reaction rate constants and the activation energy / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T20:40:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santana_GeanClaudiodeSouza_D.pdf: 1545290 bytes, checksum: 862062d0f5617f5ba97cc823dfce4e44 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O presente trabalho obteve, a partir de outros autores, dados da cinética de reações de transesterificação para os óleos de soja, dendê, mamona e pinhão manso que foram utilizados nas simulações realizadas nesta tese. Com esses dados cinéticos, verificou-se que o óleo de mamona apresentou velocidade de reação de transesterificação mais rápida que os outros óleos, sendo sugerido, então, uma explicação para este fato. Além disso, este trabalho realizou levantamento dos dados termodinâmicos existentes para o equilíbrio líquidolíquido dos componentes presentes no processo de produção de biodiesel. Para os dados encontrades foram realizadas a regressão e o ajuste dos parâmetros de interação binária para os modelos de coeficiente de atividade NRTL e UNIQUAC. Os parâmetros ajustados foram utilizados na simulação. A partir dos resultados da simulação, foram obtidos os custos de produção do biodiesel, sendo constatado que custos de produção para o óleo de soja, dendê e mamona ficaram, respectivamente, em, R$ 3,25, R$ 4,66 e R$ 5,78. Por outro lado, foi analisado o impacto do custo de produção do biodiesel no preço do diesel e constatou-se que o custo de produção causou um impacto no preço do diesel entre 1 ,28 e 10 ,57% / Abstract: Previous works on kinetic data of transesterification reactions of soy, palm, castor, and jatropha curcas oils were used as starting point for the simulation studies carried out in this thesis. It was found that the velocity of the castor bean oil transesterification reaction was higher than for the other oils analyzed, and an explanation for this fact was suggested. The study also obtained existing thermodynamic data for the liquid-liquid equilibria of the components present in the biodiesel production processo These experimental data were used for performing a regression of the results of the liquid-liquid equilibrium, and an adjustment was made for the binary interaction parameters for the NRTL and UNIQUAC activity coefficient models. These parameters were used in the simulations. The simulation results were used to calculate the costs of biodiesel production, with the costs for soy, palm and castor bean oils being, respectively, R$ 3.25/L, R$ 4.66/L and R$ 5.78/L. These costs increased between 1.28 and 10.57% on the price of diesel fuel / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Flávio Vasconcelos da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-23T22:24:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fonseca_RodolphoRodrigues_M.pdf: 9175458 bytes, checksum: f2dde4cc9ff6948eb7de39f51a322a4a (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Devido ao aumento da demanda nacional e mundial por combustíveis renováveis e novas tecnologias para melhoria de seus processos, é inegável a importância do desenvolvimento de novos controladores que possam garantir o funcionamento adequado destes sistemas. Neste contexto, este trabalho focou no desenvolvimento de um tipo de controlador não convencional baseado em inteligência artificial (Lógica Fuzzy) associado a uma estratégia Split-range para a manutenção da temperatura de reação de transesterificação do óleo de soja. Os ensaios foram conduzidos em um reator batelada totalmente instrumentado, monitorado e controlado via SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Verificou-se que a melhor estratégia proposta para os sistemas de controle Fuzzy - Split-range na regulação da temperatura do reator foi a que empregou 147 regras sem a mistura de utilidades na jaqueta do reator, obtendo rápida estabilização da temperatura do reator, aproximadamente 15 minutos, e menor esforço de controle quando comparado às demais estratégias testadas. Como ferramentas de análise comparativa do sistema de controle foram utilizados os critérios de desempenho IAE, ISE e ITAE, além dos esforços de controle requeridos pelas válvulas durante os ensaios. Os resultados mostraram que a combinação Fuzzy - Split-range é viável no controle de temperatura, podendo ser estendida a demais processos industriais. / Abstract: In fact of national and international demand increasing for renewable fuels as biodiesel and also new technologies for process enhancement, it is worthy of attention the development of new controllers that guarantee adequate biodiesel production process control. In this context, this work applied the design of a non-conventional controller based on artificial intelligence (Fuzzy Logic) associated with Split-range strategy to regulate the temperature of soybean oil transesterification. The tests were conducted in a instrumented batch reactor, monitored and controlled by a SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) system. For the studied process control, the best combination set among the Fuzzy - Split-range strategies for the reactor's temperature control applied 147 set rules and no mixture of utilities in reactor's jacket. With fast temperature estabilization in almost 15 min, less control effort was required by the system among the strategies testeds. Performance criterions as IAE, ISE and ITAE were used to support comparative analysis, either control efforts by valves were used. The results show that Fuzzy - Split-range strategy is viable in biodiesel batch reactor temperature control, promising to application in others chemical processes. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:33:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaFilho_SilverioCaturebada_M.pdf: 11803968 bytes, checksum: ac0bf42e347c7b4054a37bc3d2706838 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi mostrar como reduzir os impactos ambientais causados pelos óleos de frituras usados, através da produção de biodiesel. O estudo foi realizado na cidade de Campinas, São Paulo, Brasil, na qual foi realizada uma análise dos custos e da logística da produção do biodiesel. Para tanto, os óleos de fritura usados foram coletados em algumas residências da cidade, misturado com etanol nas algumas proporções de 1:9 até 1:5 e transesterificados a 60°C, por 30min ou 90 min, para obter o biodiesel, usando o NaOH como catalisador. Os resultados das análises físico-químicas mostraram que os biodieseis obtidos encontraram-se dentro dos padrões da legislação brasileira. Este combustível pode ser usado nas frotas de ônibus, caminhões e máquinas, ou pode ser vendido para a um distribuidor; o que irá reduzir os custos com a aquisição de combustível entre U$ 0,8 e 4,5 milhões. Assim, Campinas poderá ganhar créditos ambientais e tornar-se uma cidade sustentável. Como proposta para coleta dos óleos usados, sugere-se o uso do plano logístico da coleta de lixo, através da anexação de um reservatório para os óleos, nos caminhões de lixo. A planta de biodiesel deve ser instalada no Distrito de Barão Geraldo, por estar próximo à refinaria de petróleo de Paulínia, às auto-estradas de grande importância nacional e às indústrias farmacêuticas, pois facilitará à aquisição de insumos e a distribuição e venda dos produtos / Abstract: The objective of this work was to show to reduce the environmental impacts of used cooking oils through the production of biodiesel. This study was conducted in Campinas city, São Paulo state from Brazil, in which were make an analysis of cost and logistic of the biodiesel producing. Cooking oils collected from Campinas homes were mixed with ethanol in some proportions and transesterified at 60°C, for 30 min or 90 min, in order to obtain biodiesel, using NaOH as a catalyst. The results of the physical-chemical analyses demonstrated that the biodiesels obtained possessed characteristics close to those required by Brazilian standards. This fuel could be used in fleets of buses, trucks and machines, or even sold to fuel distributors; which will be able to give a solving between U$ 0.8 and 4.5 millions. Thus, Campinas would gain environmental credits and become a sustainable city. As a proposal to collect the used cooking oils must be used the logistical planning to collect of garbage from Campinas houses, thought of one reservoir attached in garbage trucks. The biodiesel industrial plant must be placed in Barão Geraldo district, due to be next of petroleum refinery from Paulínia, highways of national importance and pharmaceutical industries; because it facilitates the acquisition of inputs and the distribution and sale of products / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-26T11:29:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaFilho_SilverioCaturebada_D.pdf: 65917268 bytes, checksum: 4536d4f15d33bae5ea70149ee057f427 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho objetivou a produção de biodiesel como forma de solucionar o problema dos resíduos gerados pelos óleos de frituras usados nas residências e restaurantes da cidade de São Paulo, baseando-se na teoria da Contabilidade de Custos Ecológicos (CCE). Um estudo cinético foi realizado em reatores de 100 mL, entre as temperaturas de 40° a 80°C, usando uma relação volumétrica de 6:1 (óleo: álcool), com o NaOH a 0,1% dissolvido no álcool etílico como catalisador. Os dados obtidos das curvas cinéticas, após ajuste, demonstraram um comportamento de ordem um com a concentração dos óleos e as constantes cinéticas aumentaram com a temperatura. O rendimento estequiométrico da conversão dos óleos em ésteres estabilizou entre 88-89%. Verificou-se que quando se aumentava em 10°C na temperatura de reação, diminuía em 10 min o tempo final da reação. Ampliando-se a escala para 3 L, notou-se uma queda de até 2% no rendimento, devido a presença de farinha no óleo, necessitando uma pré-filtração. Uma pesquisa tipo survey foi realizada através da aplicação de um questionário nas residências e restaurantes visando conhecer as quantidades de óleos usadas, os questionários totalizaram 758 para residências e 455 para restaurantes, com uma média de 2,3 litros para residências e 165,3 L/mês, respectivamente, além disso, se observou que a maioria das pessoas descarta irregularmente o óleo e não conhece seus impactos ambientais. Assim, demonstrou-se que é possível dar um destino ecologicamente correto a este rejeito / Abstract: This study aimed to produce biodiesel as a way to solve the waste problem generated by frying oils used in homes and restaurants in the city of São Paulo, based on the theory of Ecological Costs Accounting (CCE). A kinetic study was carried out in reactors of 100 ml, temperatures between 40 ° to 80 ° C, using a volume ratio of 6: 1 (oil: alcohol,) with NaOH 0.1% dissolved in ethanol as a catalyst. The data obtained from the kinetic curve, after adjustment demonstrated a behaviour order one with the concentration of oils and constant kinetics increased with temperature. The stoichiometric yield of conversion of the oils for ester stabilized between 88-89%. It was observed that when increased at 10 ° C in reaction temperature, 10 min decreased the final reaction time. Expanding the scale to 3 L, noticed a loss of 2% in yield due to the presence of flour in the oil, one requiring pre-filtration. A survey was performed by applying a questionnaire in homes and restaurants aimed to ascertain the quantities of oils used. It got up to apply questionnaires in 758 for homes and 455 for restaurants, with an average of 2.3 and 165.3 L/mother, respectively. Furthermore it was observed that most people improperly dispose the oil and do not know their environmental impact. So demonstrating that it is possible to give a destination ecologically correct this reject / Doutorado / Engenharia Química / Doutor em Engenharia Química

Submitted by Rosivalda Pereira (mrs.pereira@ufma.br) on 2017-05-10T18:12:21Z No. of bitstreams: 1 IsabelleViegas.pdf: 3633888 bytes, checksum: 9ca9d98ac32b28eabeb6aca7328c6155 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-10T18:12:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 IsabelleViegas.pdf: 3633888 bytes, checksum: 9ca9d98ac32b28eabeb6aca7328c6155 (MD5) Previous issue date: 2016-02-23 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ) / Fundação de Amparo à Pesquisa e ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Maranhão (FAPEMA) / Since some pure biodiesels do not reach the minimum oxidative stability of 8 h, specified by RANP 45/2014, the blend of unsaturated biodiesels with others mainly saturated becomes an alternative to work around this problem. The present work presented a study on binary, ternary and quaternary mixtures of biodiesel from soybean, corn, babassu and palm, aiming to improve oxidative stability. The 71 mixtures were designed by simplex-lattice and simplex-centroid designs, and the samples were divided into calibration set (50 samples) and validation set (21 samples) by the sample set partitioning based on joint x-y distances (algorithm SPXY). Six polynomial models were adjusted and statistically compared: linear, quadratic, special cubic, full cubic, special quartic and full quartic models. The quadratic equation was set to be remodeled and it presented correlation coefficients (r) 0.9879 and 0.9569 for calibration and validation steps, respectively, with Root Mean Squared Error (RMSE) of 0.64 h for calibration and 0.71 h for validation. The quadratic equation was used to plot the contour map of the oxidative stability of the mixtures, allowing to study the property behavior and to choose mixtures of biodiesels from babassu, soybean, corn and palm that reach any value of oxidative stability in the calibration range, that was from 5.08 h to 20.88 h. / Uma vez que alguns biodieseis puros não atingem a estabilidade oxidativa mínima de 8 h especificada pela RANP 45/2014, a mistura de biodieseis insaturados com outros majoritariamente saturados se torna uma alternativa para contornar esse problema. O presente trabalho apresentou um estudo de misturas binárias, ternárias e quaternárias de biodieseis de soja, milho, babaçu e dendê, visando melhorias na estabilidade oxidativa. As 71 misturas foram delineadas por planejamento em rede simplex e centroide simplex, e as amostras foram divididas nos conjuntos de calibração (50 amostras) e de validação (21 amostras) pelo particionamento de amostras baseado nas distâncias x-y dos conjuntos (algoritmo SPXY). Seis modelos polinomiais foram ajustados e comparados estatisticamente: linear, quadrático, cúbico especial, cúbico completo, quártico especial e quártico completo. A equação quadrática foi selecionada para ser remodelada e apresentou coeficientes de correlação (r) de 0,9879 e 0,9569 para as etapas de calibração e de validação, respectivamente, com a raiz do erro médio quadrático (RMSE) de 0,64 h para calibração e 0,71 h para validação. A equação quadrática foi utilizada para traçar os mapas de contorno de estabilidade oxidativa das misturas, possibilitando o estudo do comportamento da propriedade e a seleção de misturas dos biodieseis de babaçu, soja, milho e dendê que atinjam qualquer valor de estabilidade oxidativa na faixa de calibração do modelo, que foi de 5,08 h a 20,88 h.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, 2010. / Submitted by Caroline Silva (krol_bilhar@hotmail.com) on 2012-08-13T19:45:26Z No. of bitstreams: 1 dissertao - francisco-1.pdf: 1598375 bytes, checksum: 011e4e3014589fe2de68fb5af51b8aaf (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2012-12-02T12:20:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 dissertao - francisco-1.pdf: 1598375 bytes, checksum: 011e4e3014589fe2de68fb5af51b8aaf (MD5) / Made available in DSpace on 2012-12-02T12:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertao - francisco-1.pdf: 1598375 bytes, checksum: 011e4e3014589fe2de68fb5af51b8aaf (MD5) Previous issue date: 2010 / A crescente demanda de energia em tempos de diminuição no fornecimento de combustível fóssil tem atraído a atenção para a busca por fontes alternativas, que venham a substituir o uso do petróleo, do carvão e do gás natural. Neste contexto, o biodiesel produzido a partir de óleos vegetais aparece como uma alternativa para substituição ao óleo diesel. Esta possibilidade de utilização de combustíveis de origem agrícola vem apresentando um potencial promissor no mundo inteiro, sendo um mercado que cresce aceleradamente devido à sua enorme contribuição ao meio ambiente, com a redução qualitativa e quantitativa dos níveis de poluição ambiental, principalmente nos grandes centros urbanos, e também servindo como fonte estratégica de energia renovável em substituição ao óleo diesel e outros derivados do petróleo. A produção de biodiesel a partir dos óleos vegetais fornece um sistema bifásico, sendo uma fase não polar de ésteres de ácidos graxos e outra mais densa constituída por glicerina e outros componentes residuais do processo. Considerando que na produção de biodiesel há geração de aproximadamente 10% de glicerina, com a mistura constituída de 5% de biodiesel ao diesel (B5) estimativas apontam, em 2013, uma geração de cerca de 150 mil toneladas por ano de glicerina. Uma vez que os mercados tradicionais de glicerina não conseguirão absorver esta oferta de produto neste cenário, este trabalho vem contribuir em inovações tecnológicas relacionadas ao aproveitamento da glicerina, mais especificamente na conversão por via biotecnológica da glicerina gerada na síntese de biodiesel em biomassa de interesse comercial, como fonte de nutrientes. Os efeitos da composição do meio de preparo de inóculo e da temperatura de incubação sobre o crescimento da levedura Yarrowia lipolytica NRRL YB – 423, cultivada em meio à base de glicerina residual, foram estudados em incubadora rotatória, verificando-se que a temperatura de 25°C e utilizando um meio de inóculo com mesma composição do meio de produção foram mais adequados ao crescimento microbiano, atingindo uma concentração de biomassa de 17,7 g.L-1. Em biorreator de bancada, um planejamento fatorial para avaliar a aeração e agitação (22 ensaios mais 3 pontos centrais) foi realizado. Os ensaios indicaram agitação de 200 rpm e aeração de 1 vvm como a melhor condição de cultivo, atingindo 19,14 g.L-1 de concentração de biomassa máxima média, conteúdo protéico médio de 13,55% e teor lipídico de 7,87%. Nestas condições, o cultivo em biorreator de bancada, em relação ao cultivo em frascos agitados, levou a incrementos significativos na biomassa máxima, velocidade específica máxima de crescimento celular e produtividade, respectivamente de 1,22, 1,53 e 2,36 vezes. Com base na determinação do perfil de ácidos graxos e aminoácidos, a biomassa mostrou-se fonte promissora de ácidos graxos essenciais, em particular o ácido linoléico (49,16%) e aminoácidos essenciais como isoleucina, valina, treonina e lisina, que apresentaram escores químicos superiores ao padrão FAO/WHO, respectivamente 1,42, 1,42, 1,30 e 1,17. Portanto a biomassa mostrou-se promissora para utilização como fonte de nutrientes, em particular para alimentação animal. / The crescent demand of energy in times of decreasing in the supply of fossil fuel has been attracting the attention for the search for alternative sources, which will come to substitute the use of the petroleum, coal and natural gas. In this context, the vegetable oils appear as an alternative for substitution to the diesel oil. This possibility of using fuels from agricultural sources has shown a promising potential in the whole world, with a market that is growing rapidly because of its enormous contribution to the environment, with the qualitative and quantitative reduction of the levels of environmental pollution, mainly in the great urban centers, and also serving as strategic source of renewable energy in substitution to the diesel oil and others derived of the petroleum. The production of biodiesel from vegetable oils provides a biphasic system, being a non-polar phase of esters of fatty acids and other more dense consisting of glycerin and other waste components of the process. Considering that in the biodiesel production there is a generation of approximately 10% of glycerin, with the mixture consisting of 5% of biodiesel to diesel (B5) estimates indicate, in 2013, the generation of 150,000 tons per year. Since the traditional markets of glycerin can not absorb this additional supply of product on this scene, this work will contribute in technological innovations related to the use of glycerin, more specifically in the biotechnology conversion of glycerin generated in the synthesis of biodiesel in biomass of commercial interest, as source of nutrients. The effects of temperature and inoculum medium composition on the performance of yeast Yarrowia lipolytica NRRL YB – 423, growing on a glycerin-based medium, were studied in shaken flasks, verifying that the temperature of 25°C and the inoculum medium with the same composition of production medium were the most appropriate conditions for microorganism growth, reaching a biomass concentration of 17.7 g.L-1. In the bioreactor bench scale, a factorial design involving two variables (22 assays plus three central points) was performed, where the studied variables were agitation and aeration. The assays showed agitation of 200 rpm and aeration of 1 vvm as the best culture conditions, reaching a concentration of 19.14 g.L-1 of biomass with protein content of 13.55% and lipid content of 7.88 %. In these conditions, the cultivation in the bioreactor, in relation to the shaken flasks cultivation, leaded to significant increases in the maximum biomass concentration, maximum specific growth rate and productivity, respectively 1.22, 1.53 and 2.36 times. Based on the fatty acid and aminoacid profiles, the biomass showed to be a promising source of essential fatty acids, in particular linoleic acid (49.16%), and essential aminoacids such as isoleucine, valine, threonine and lysine, which presented chemical scores superior than FAO/WHO standard, respectively 1.42, 1.42, 1.30 and 1.17.Therefore biomass showed to be promise for use as a source of nutrients, particularly for animal feed.

Orientador: Flavio Vasconcelos da Silva / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:12:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carulo_MarcelleFernanda_D.pdf: 2245621 bytes, checksum: 8f61c0294f8869a9c447fc5eaf81d6b7 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: A crescente utilização do biodiesel como combustível renovável e, principalmente, as situações de operação transiente, de característica complexa e não-linear, motivaram a implementação de um controlador digital avançado neste processo. O controlador avançado foi implementado em computador através de um sistema de comunicação digital, visando manter a temperatura da mistura reacional em 50 °C. A temperatura é uma variável importante deste processo devido à influência direta na taxa de conversão do óleo em biodiesel. Óleo de soja foi utilizado como fonte de ácidos graxos, além do uso do álcool etílico anidro e ácido sulfúrico como reagentes. A reação química foi acompanhada durante 1 hora de batelada visando assegurar uma boa conversão do óleo (acima de 90%). Neste trabalho, além do controlador avançado também foi implementado o controlador PID. Os parâmetros de sintonia do controlador PID foram obtidos em malha aberta e auxiliaram a sintonia do controlador fuzzy. Durante a etapa de sintonia fina do controlador fuzzy foram alteradas as funções de pertinência, o universo de discurso e a base de regras. A implementação do controlador fuzzy apresentou-se como uma ferramenta apropriada para o controle da temperatura reacional devido às complexidades advindas das variações dos parâmetros deste processo. A análise comparativa do desempenho dos controladores fuzzy e PID aplicados à produção de biodiesel comprovaram isso. O uso do controlador fuzzy reduziu o consumo de energia elétrica durante a batelada em 10% quando comparado ao parâmetro obtido para o controlador PID e também reduziu o tempo necessário para atingir a máxima conversão do óleo em biodiesel em 15 min / Abstract: The increasing use of biodiesel as a renewable fuel, and mainly because of their nonlinearity and time varying properties this work aimed the implementation and the development of an automation system based in fuzzy logic. In this work, the fuzzy controller is applied in the maintenance of the temperature of bulk at 50?C, using digital system. The control of the temperature in this process is important to guarantee the final quality of biodiesel. Soybean oil was used like source of fatty acids, ethanol and sulfuric acid were used like reagents. This reaction occured during an hour to can achieved high conversion (above 90%). The PID controller tuning parameters were obtained via open-loop experiments. The tuning the fuzzy controller can be achieved by modifying the rules, the discurse universe and the pertinence functions. Due the complexity and the nonlinearity of this reaction, the results of this study showed the effectiveness of fuzzy controller. The fuzzy controller reduced the energy consumption (10% smaller) and the batch time (15 min smaller) when compared to a PID controller / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química