Thesis (Ph. D.)--University of Oulu, 2001. / Includes bibliographical references. Also available on the World Wide Web.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho apresenta a utilizaÃÃo de uma nova tecnologia de produÃÃo de biodiesel utilizando ultra-som, em substituiÃÃo a tÃcnica tradicional que emprega aquecimento e agitaÃÃo vigorosa da mistura reacional. O processo de produÃÃo de biodiesel utilizando ultra-som foi aplicado aos processos de esterificaÃÃo de Ãcidos graxos de origem vegetal e animal e de transesterificaÃÃo de Ãleo vegetal. Ãcidos graxos de Ãleo de peixe e de Ãleo de fritura usado (Ãleo de soja), produzidos atravÃs da reaÃÃo de saponificaÃÃo seguida de hidrÃlise Ãcida, foram utilizados nos estudos de esterificaÃÃo. A reaÃÃo de esterificaÃÃo foi realizada em reator batelada submetida a ondas ultrasÃnicas, e a reaÃÃo ocorreu pela reaÃÃo do Ãcido graxo com metanol usando Ãcido sulfÃrico como catalisador. Nos estudos de esterificaÃÃo foram estudados, via planejamento experimental, as principais variÃveis do processo: razÃo molar metanol:Ãcido graxo (razÃo molar entre 3 e 9), concentraÃÃo de catalisador (entre 0,5 a 3,5% em massa) e temperatura (entre 30 e 90ÂC). Ãleo de soja foi utilizado no estudo de transesterificaÃÃo. A reaÃÃo de transesterificaÃÃo tambÃm foi realizada em reator batelada submetida a ondas ultrasÃnicas, e a reaÃÃo ocorreu pela reaÃÃo do Ãleo com metanol usando hidrÃxido de potÃssio como catalisador. Nos estudos de transesterificaÃÃo foram estudados a influÃncia da razÃo molar metanol:Ãleo (razÃo molar entre 3 e 9) e da concentraÃÃo de catalisador (entre 0,2 a 0,6% em massa) no processo. Para efeito comparativo, a reaÃÃo auxiliada por ultra-som foi comparada ao processo convencional (agitaÃÃo vigorosa), mostrando que o processo utilizando ultra-som resultou em uma conversÃo em biodiesel superior ao processo convencional. A produÃÃo de biodiesel usando Ãcido graxo de Ãleo de peixe resultou em uma conversÃo de 99,9% de Ãcido graxo em biodiesel e a condiÃÃo Ãtima foi obtida com uma razÃo molar metanol:Ãcido graxo de 7, usando 4,1% de catalisador. Usando Ãcido graxo de Ãleo de fritura resultou em uma conversÃo de 99,0% de Ãcido graxo em biodiesel e a condiÃÃo Ãtima foi obtida com uma razÃo molar metanol:Ãcido graxo de 11, usando 1,25% de catalisador e temperatura de 60ÂC. Para a reaÃÃo de transesterificaÃÃo, a conversÃo obtida foi de 98% de Ãleo em biodiesel e foi obtida aplicando uma razÃo molar metanol:Ãleo de 9, usando 0,2% de catalisador. Os resultados mostraram que o processo de produÃÃo de biodiesel utilizando ultra-som à uma tecnologia promissora, obtendo-se conversÃes maiores do que o processo convencional. O tempo necessÃrio de processamento à menor do que no processo convencional e para o processo de esterificaÃÃo, o tempo total (produÃÃo do Ãcido graxo e esterificaÃÃo) à 75% menor. O processo mostrou necessitar de uma menor quantidade de catalisador, minimizando problemas reacionais, tais como a formaÃÃo de sabÃo na reaÃÃo de transesterificaÃÃo / This work presents the use of a new technology for biodiesel production applying ultrasound, instead of using the conventional method that requires heating and vigorous mixing. The process for biodiesel production applying ultrasound was studied with the esterification reaction of fatty acid of vegetal and animal origin and with the transesterification reaction of vegetal oil. Fatty acids from fish oil and from waste oil (soybean oil), produced by the saponification reaction followed by acid hydrolysis, were used in the esterification studies. The esterification reaction was carried out in a batch reactor subjected to ultrasound, reacting the fatty acid with methanol using sulfuric acid as catalyst. In the esterification studies, the main parameters that affect the reaction were studied: molar ratio of methanol and fatty acid (from 3 to 9), catalyst concentration (between 0.5 to 3.5%) and temperature (between 30 and 90ÂC). Soybean oil was used in the transesterification reactions. The transesterification reaction was also carried out in a batch reactor subjected to ultrasonic waves, reacting the oil with methanol using potassium hydroxide as catalyst. In the transesterification reaction, the parameters molar ratio of methanol and oil (between 3 and 9) and catalyst concentration (from 0.2 and 0.6%) were studied. To compare the ultrasound process with the onventional process, the reactions were carried out with both processes. The results showed that the ultrasound process was superior to the conventional process in terms of conversion into biodiesel. The production of biodiesel using fatty acid of fish oil resulted in a conversion of 99.9% of fatty acid into biodiesel and the optimal condition was found applying a molar ratio of methanol to fatty acid of 7, using 4.1% of catalyst. Using the waste oil fatty acid, the highest conversion obtained was at 99.0% and was obtained at a molar ratio of methanol to fatty acid of 11, using 1.25% of catalyst and 60ÂC. For the transesterification reaction, the conversion of soybean oil into biodiesel was 98% and was obtained applying a molar ratio of 9 and 0.2% of catalyst. The results showed that the process for biodiesel production using ultrasound is a promising technology that is able to obtain higher conversions compared to the conventional process. The processing time is lower than of the conventional process and for the esterification process, the total processing time (production of the fatty acid and esterification) is 75% lower. The process also required less catalyst, reducing reacting problems such as soap formation during transesterification