Neste trabalho foram estudados catalisadores heterogêneos para a reação de transesterificação e esterificação avaliando sua atividade catalítica. Sólidos impregnados em sílica e óxidos de hidrotalcita contendo cargas de Ba, Ca e Nb foram obtidos pelas técnicas de impregnação úmida e coprecipitação, respectivamente. NaOH e ureia foram utilizados como agente precipitantes na coprecipitação. A caracterização dos mesmos foi realizada através das técnicas tradicionais para o estado sólido, como Espectroscopia no Ultravioleta-visível (UV-vis), Espectroscopia por Infravermelho com Transformada de Fourier (IV), Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). O requerimento de um cuidado especial na remoção de sódio em sólidos coprecipitados com NaOH foi observado. Os materiais contendo 25 e 35 % de BaO sobre a SiO2 apresentaram atividade para a reação de transesterificação, atingindo 93,5 e 87,0 % de conversão, respectivamente. No entanto, a presença de nitratos na análise de IV pode indicar uma tendência à lixiviação de espécies de Bário. O material obtido como Ca4MgAl apresentou conversão de 97,9 % em biodiesel, porém, há uma significativa contribuição da catálise homogênea, cerca de 22 %. / In this work we were studied heterogeneous catalysts for the reaction of transesterification and esterification evaluating its catalytic activity. Solid impregnated silica and hydrotalcite oxides containing loads of Ba, Ca and Nb were obtained by wet impregnation and coprecipitation techniques, respectively. NaOH and urea was used as precipitating agent in the coprecipitation. The characterization of these was carried out using traditional techniques to solid, such as Spectroscopy Ultraviolet-visible (UV-vis) Spectroscopy Infrared Fourier Transform (IV), X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). An application for a special care in sodium removal on solid co-precipitated with NaOH was observed. Materials containing 25 and 35 % BaO on SiO2 showed activity for the transesterification reaction, reaching 93,5 and 87,0 % conversion, respectively. However, the presence of nitrates in the IV analysis may indicate a tendency to leaching of barium species. The material obtained as Ca4MgAl showed 97,9 % conversion into biodiesel, however, there is a significant contribution of homogeneous catalysis, about 22 %.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2016

Tese de mestrado integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de Mestrado Integrado. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

Orientador: Daniela Alonso Bocchini Martins / Banca: Ariela Veloso de Paula / Banca: Rubens Monti / Banca: Sandra Helena da Cruz / Banca: Roberta da Silva Bussamara Rodrigues / Resumo: Os fungos endofíticos são micro-organismos que vivem nos espaços intercelulares das plantas e são reconhecidos por seu potencial na produção de importantes produtos de interesse biotecnológico, tal como as enzimas. Estas vem sendo amplamente utilizadas nos setor industrial pois catalisam reações com maior especificidade que as formas convencionais de reações químicas, fazendo assim dos fungos endofíticos uma alternativa promissora na produção desses biocatalisadores. Desta forma, este trabalho teve como objetivo a prospecção de enzimas de interesse biotecnológico como lipase, esterase, epóxido-hidrolase, nitrilase, acilase, protease e amidase em fungos endofíticos e a avaliação da sua aplicação biotecnológica, com enfoque na utilização do extrato bruto contendo lipase em processos de biorremediação e transesterificação. Setenta e cinco fungos endofíticos foram submetidos à prospecção de atividade biocatalítica, onde 66 apresentaram atividade lipases/ esterases, 16 epóxido hidrolase, 24 acilases, 50 proteases, 10 nitrilase e 64 amidase. Foram encontrados fungos com satisfatória atividade biocatalítica frente a diferentes metodologias e substratos, mostrando a grande versatilidade dos endófitos na produção de enzimas. O fungo Mycosphaerella coacervata foi selecionado para avaliação da atividade e caracterização parcial da lipase extracelular em extrato bruto. O micro-organismo apresentou produção máxima da enzima quando cultivado por 48 horas a 28oC (486 U/L), e se manteve estável até 6 meses estocada a - 2oC. O extrato bruto contendo a enzima apresentou atividade máxima a 37oC em pH 8,0. A estabilidade térmica foi observada na faixa de 30 a 60oC (atividade residual acima de 80%) e sua estabilidade ao pH entre 6,0 e 9,0.(atividade residual superior a 80%). A enzima se manteve estável (atividade residual acima de 90%) na presença de acetona, metanol... / Abstract: The endophytic fungi are microorganisms that live in the intercellular spaces of plants and are known for their potential for the production of important products of biotechnological interest, such as enzymes. These have been widely used in industry because they catalyze reactions with greater specificity than conventional forms of chemical reactions, thereby making the endophytic fungus a promising alternative to produce these biocatalysts. Thus, this study aimed to prospect for enzymes of biotechnological interest as lipase, esterase, epoxide hydrolase, nitrilase, acylase, amidase and protease in endophytic fungi and evaluate their biotechnological applications, focusing on the use of the crude extract containing lipase in the transesterification process and bioremediation. Seventy five endophytic fungi were submitted to prospecting biocatalytic activity, where 66 showed lipase / esterase activity, 16 epoxide hydrolase, 24 acylases, 50 proteases, 10 nitrilase and 64 amidase. Fungi with satisfactory biocatalytic activity against different methodologies and substrates were found, showing the versatility of endophytes in the production of enzymes. The fungi Mycosphaerella coacervata was selected to evaluate the activity and partial characterization of extracellular lipase crude extract. The microorganism showed maximum enzyme production when grown for 48 hours at 28°C (486 U / L), and remained stable up to 6 months stored at -2°C. The crude extract containing the enzyme showed maximum activity at 37°C at pH 8.0. The thermal stability was observed in the range of 30 to 60°C (residual activity above 80%) and its stability at the pH between 6.0 and 9.0 (residual activity exceeding 80%). The enzyme was stable (residual activity above 90%) in the presence of acetone, methanol, ethanol, isopropanol and hexane at concentrations of 20 and 50%. Good stability was observed also in relation to different... / Doutor

Neste trabalho foram estudados catalisadores heterogêneos para a reação de transesterificação e esterificação avaliando sua atividade catalítica. Sólidos impregnados em sílica e óxidos de hidrotalcita contendo cargas de Ba, Ca e Nb foram obtidos pelas técnicas de impregnação úmida e coprecipitação, respectivamente. NaOH e ureia foram utilizados como agente precipitantes na coprecipitação. A caracterização dos mesmos foi realizada através das técnicas tradicionais para o estado sólido, como Espectroscopia no Ultravioleta-visível (UV-vis), Espectroscopia por Infravermelho com Transformada de Fourier (IV), Difração de Raios-X (DRX) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). O requerimento de um cuidado especial na remoção de sódio em sólidos coprecipitados com NaOH foi observado. Os materiais contendo 25 e 35 % de BaO sobre a SiO2 apresentaram atividade para a reação de transesterificação, atingindo 93,5 e 87,0 % de conversão, respectivamente. No entanto, a presença de nitratos na análise de IV pode indicar uma tendência à lixiviação de espécies de Bário. O material obtido como Ca4MgAl apresentou conversão de 97,9 % em biodiesel, porém, há uma significativa contribuição da catálise homogênea, cerca de 22 %. / In this work we were studied heterogeneous catalysts for the reaction of transesterification and esterification evaluating its catalytic activity. Solid impregnated silica and hydrotalcite oxides containing loads of Ba, Ca and Nb were obtained by wet impregnation and coprecipitation techniques, respectively. NaOH and urea was used as precipitating agent in the coprecipitation. The characterization of these was carried out using traditional techniques to solid, such as Spectroscopy Ultraviolet-visible (UV-vis) Spectroscopy Infrared Fourier Transform (IV), X-Ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). An application for a special care in sodium removal on solid co-precipitated with NaOH was observed. Materials containing 25 and 35 % BaO on SiO2 showed activity for the transesterification reaction, reaching 93,5 and 87,0 % conversion, respectively. However, the presence of nitrates in the IV analysis may indicate a tendency to leaching of barium species. The material obtained as Ca4MgAl showed 97,9 % conversion into biodiesel, however, there is a significant contribution of homogeneous catalysis, about 22 %.

O biodiesel tem emergido como biocombustível com propriedades análogas ao óleo diesel e que complementa todas as tecnologias referentes a este combustível fóssil, podendo assim substituí-lo. É sintetizado principalmente a partir da transesterificação catalítica de óleos vegetais com monoálcoois de cadeia curta. Neste trabalho, um novo catalisador foi proposto a partir do ancoramento de silanizante contendo o grupo diciclohexilguanidina em sílica mesoporosa, cuja caracterização por técnicas físico-químicas indicaram a efetivação da incorporação das moléculas orgânicas à superfície do suporte. O sólido obtido, então, foi empregado como catalisador na transesterificação de óleo de soja com metanol para a produção de biodiesel. Em sistema de batelada, verificou-se conversão próxima a 100% quando a reação foi realizada na temperatura de 80ºC, com razão molar metanol/óleo de soja de 20:1 por 3h sob agitação e pressão ambiente. A reciclagem e reusabilidade do sólido indicaram manutenção da eficiência catalítica nos sete ciclos reacionais testados. Quanto à aplicação em sistema de fluxo contínuo, com reator diferencial isotérmico, o catalisador rendeu conversão máxima de 43,6% sob condições de aquecimento à 120ºC e baixo fluxo de reagentes. Valores calculados da energia de ativação da reação nesse sistema indicaram mecanismo limitado por transferência de massa e difusão dos reagentes. / Biodiesel has emerged as a biofuel with similar properties to diesel and it complements all technologies related to this fossil fuel, so you can replace it. It is mainly synthesized from the catalytic transesterification of vegetable oils with short chain monohydric alcohols. In this work, a new catalyst was proposed from the anchoring of silylant containing dicyclohexylguanidine group in mesoporous silica, whose characterization by physicochemical techniques showed the effectiveness of the merger of the organic molecules on the surface of the support. The solid obtained was then employed as a catalyst in the transesterification of soybean oil with methanol to produce biodiesel. In batch system, there was nearly 100% conversion when the reaction was performed at a temperature of 80 ° C with molar ratio of methanol / soybean oil of 20:1 for 3 hours under agitation and ambient pressure. The recycling and reusability of the solid indicated the maintenance of catalytic efficiency in the seven reaction cycles tested. Concerning the application in continuous flow system, with differential isothermal reactor, the catalyst yielded maximum conversion of 43.6% under conditions of heating at 120 ° C and low flow of reagents. Calculated values of activation energy of the reaction indicated mechanism limited by mass transfer and diffusion of reagents.

A queima de combustíveis fósseis gera problemas ambientais como o aquecimento global. Além disso, considerando que o petróleo é uma fonte não renovável e seu esgotamento está previsto para o futuro, pesquisas vêm sendo realizadas para a produção de biocombustíveis e materiais de origem renovável. Nesse trabalho foi desenvolvida uma nova metodologia para a produção de biocombustíveis e insumos renováveis através de reações de metátese de olefinas utilizando os catalisadores de Grubbs/Rutênio. Dois diferentes tipos de substratos foram utilizados nessa metodologia: óleos vegetais e ésteres de ácidos graxos obtidos por transesterificação e esterificação. Foram realizadas reações de metátese cruzada entre esses substratos e etileno (etenólise) para a produção de olefinas terminais, que são insumos de grande utilização na indústria química. Os efeitos da influência da temperatura, pressão, tempo, catalisador, adição de tolueno e razão substrato:catalisador foram avaliados para essas reações. A produção de biogasolina/bioquerosene foi testada a fim de se avaliar a possibilidade de obtenção desses biocombustíveis através das reações de transesterificação e hidrogenação desses produtos contendo olefinas terminais. A avaliação das conversões obtidas nas reações de etenólise dos dois tipos de substratos foi realizada por 1H-RMN e comparada com a caracterização por GC-MS. Foram obtidos os produtos das reações de etenólise contendo olefinas terminais para os dois substratos testados e conversões moderadas foram obtidas. No estudo das reações utilizando óleo de oliva foram obtidos conversões de até 34% quando uma menor razão substrato:catalisador foi aplicada. Utilizando ésteres de ácido graxo a maior conversão obtida foi de 48% quando o oleato de metila comercial foi utilizado. As reações de hidrogenação ocorreram com conversão total das olefinas internas e terminais a compostos saturados. Foram obtidos biocombustíveis contendo até mais de 40% de biogasolina/bioquerosene em sua formulação. / The combustion of fossil fuels causes environmental problems like global warming. Furthermore, considering that petroleum is a non-renewable fuel source implies that its reserves will run out in the near future. As a consequence, intensive research efforts are in progress for the production of biofuels and renewable raw materials, necessary for establishing biorefineries. This thesis addresses a novel methodology for the production of biofuels and renewable raw materials by ruthenium-catalyzed olefin metathesis reactions as key catalytic reaction. Two different substrate types were used in this methodology: vegetable oils and fatty acid esters obtained by transesterification and esterification reactions. Cross-metathesis reactions were performed between these substrates and ethylene (ethenolysis) for the production of terminal olefins, which are raw materials of extensive use in the chemical industry. The influence of temperature, pressure, time, catalyst, solvent additive/solubility and substrate:catalyst ratio was evaluated for these reactions. Transesterification and hydrogenation of the terminal olefin products was performed to produce novel biofuels in the range of biogasoline and biokerosene. The conversions in ethenolysis reactions of both substrates were determined by 1H-RMN and GC-MS. For the two substrates tested in the ethenolysis reaction, products containing terminal olefins were obtained with moderate conversions. Olive oil ethenolysis was achieved with a conversion of up to 34% when a lower substrate:catalyst ratio was applied. Using fatty acid esters, the highest conversion of 48% was obtained with commercial methyl oleate. Complete conversions of the internal and terminal olefins were achieved in the hydrogenation reactions. Biofuels were obtained containing up to more then 40% of biogasoline/biokerosene in its formulation.

UCHÔA, A. F. J. Síntese de biodiesel por transesterificação do óleo da amêndoa da castanha do caju utilizando catálise heterogênea. 2017. 94f. Tese (Doutorado em Química)- Universidade Federal do Ceará, 2017. / Submitted by Weslayne Nunes de Sales (weslaynesales@ufc.br) on 2017-03-21T12:15:57Z No. of bitstreams: 1 Tese de Antônia Flávia Justino Uchôa.pdf: 3360783 bytes, checksum: 90e52fea068ab271760c6c5e9ef706c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Jairo Viana (jairo@ufc.br) on 2017-03-23T18:18:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese de Antônia Flávia Justino Uchôa.pdf: 3360783 bytes, checksum: 90e52fea068ab271760c6c5e9ef706c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-23T18:18:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese de Antônia Flávia Justino Uchôa.pdf: 3360783 bytes, checksum: 90e52fea068ab271760c6c5e9ef706c7 (MD5) Previous issue date: 2017 / Well-ordered KIT-6 mesoporous silica was synthesized through a co-condensation method and functionalized with sulfonic acid groups and also with zirconium. The synthesized catalysts were characterized by small-angle X-ray diffraction (SAXS), transmission electron microscopy (TEM), FT-IR spectroscopy, Thermogravimetric analysis, 13C solid-state NMR, 29Si solid-state NMR, wide-angle X-ray diffraction (XRD), elemental analysis and N2 adsorption-desorption measurements. Small angle X-ray diffraction spectroscopy confirmed formation of well-ordered mesoporous KIT-6 material. The BET analysis showed a high surface area and well-ordered support formed. The XRD analysis demonstrated the loaded Zr existed almost wholly as ZrO2 phases and after calcination converted mainly to the form of ZrO4 phase on KIT-6. The material KIT-6 functionalized with sulfonic acid groups was then used as acid heterogeneous catalyst for the transesterification of cashew nut oil with butanol to produce biodiesel. Reusability behavior of the catalyst was also demonstrated. As a result, KIT-6 propylsulfonic acid catalyst has shown a good catalytic activity. The catalyst is able to produce a yield to butyl ester over 70% as determined by 1H NMR spectroscopy in 6 h of reaction with a molar ratio (30:1), 140 °C and a 6 wt% of catalyst mass relative to starting oil mass in the reaction. KIT-6 propylsulfonic acid catalyst could be recycled and reused for at least three cycles without significant decrease in activity and stability. In addition, there was no by-product. / Sílica mesoporosa, bem ordenada, tipo KIT-6 foi sintetizada pelo método de co-condensação e funcionalizada com grupos ácido sulfônico e também com Zircônio. Os materiais sintetizados foram caracterizados por difração de raios X em baixo ângulo (SAXS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM), espectroscopia FT-IR, análise termogravimétrica, RMN de estado sólido de 13C, RMN de estado sólido de 29Si, Difração de raios X (XRD), análise elementar e por medidas de adsorção-dessorção de N2. A Difração de raios X de baixo ângulo confirmou a formação de material mesoporoso bem ordenado tipo KIT-6. A análise BET mostrou uma área superficial elevada e a formação de suporte bem ordenado. A análise de DRX demonstrou que o Zr incorporado ocorreu quase completamente como fase de ZrO2 e depois da calcinação foi convertida principalmente para a forma de ZrO4 no KIT-6. O material KIT-6 funcionalizado com grupos ácido sulfônico foi então utilizado como catalisador ácido heterogêneo para a transesterificação do óleo da amêndoa da castanha de caju com butanol para produzir biodiesel. O comportamento de reutilização do catalisador foi também demonstrado. Como resultado, o catalisador ácido KIT-6 propilsulfônico mostrou uma boa atividade catalítica, tendo um rendimento em éster butílico superior a 70%, determinado por espectroscopia de RMN de 1H em 6 h de reação com uma razão molar (30:1), a 140 ° C e uma massa de catalisador a 6% em peso em relação ao óleo de partida. O catalisador ácido KIT-6 propilsulfônico pode ser reciclado e reutilizado durante pelo menos três ciclos sem diminuição significativa da atividade e estabilidade, além disso, não houve formação de subprodutos.

SANTOS, R. C. R. Otimização do processo de pré-tratamento do óleo de algodão para produção de biodiesel. 2010. 117 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. / Submitted by Daniel Eduardo Alencar da Silva (dealencar.silva@gmail.com) on 2014-11-28T18:20:37Z No. of bitstreams: 1 2010_dis_rcrsantos.pdf: 1473493 bytes, checksum: 8fdb63441ddc7b3cf2cb49433e5f8d66 (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa(jairo@ufc.br) on 2015-11-25T14:06:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_dis_rcrsantos.pdf: 1473493 bytes, checksum: 8fdb63441ddc7b3cf2cb49433e5f8d66 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-25T14:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_dis_rcrsantos.pdf: 1473493 bytes, checksum: 8fdb63441ddc7b3cf2cb49433e5f8d66 (MD5) Previous issue date: 2010 / The optimization of the pre-treatment (refining) of crude cottonseed oil, in order to obtain semi-refined oil, its applicability in the production of biofuels is the main objective of this work. This objective is motivated by the investigation of less processed or cheaper raw materials, for instance, semi-refined cotton oil, in order to reduce the cost of biodiesel production. The conditions of pre-treatment studied for the cotton crude oil of were chosen based on the conventional caustic soda refining process (chemical refining). The proposed process of biodiesel production was evaluated and the optimal operating conditions range was identified by application of the factorial design and response surface methodology. The studied variables were concentration and the caustic soda excess (solution NaOH), initial and final temperatures. The responses were evaluated according some of the most important quality parameters of semi-refined oil obtained (color, acidity and content of soap) and the amount of co-product of refining (soapstock) produced. The caustic soda excess and initial temperatures are the variables that most significantly influenced the responses analyzed within the experimental range studied. The efficiency of conversion to methyl esters was dependent on the quality (color, acidity and concentration of soap) in the semi-refined cotton oil used. Gossypol concentration was found to be highly correlated with color cottonseed oil,suggesting that it may influence the conversion in the alkaline transesterification reaction,consuming part of the catalyst. The best result for laboratory-scale reactions was 94% (wt/wt)of ester conversion in optimum conditions, determined experimentally: concentration and caustic soda excess 25 % (wt/wt) and 100 % (wt/wt), initial and final temperatures 40 ° C and 60 ° C, respectively. These conditions the optimized semi-refined oil obtained conversion reached 94 % (wt/wt) of esters. However, the oil obtained under the conditions optimized for present a high concentration of soap, was subjected to washing with water, which reduced its content of soap. Then with the oil washed / dry, after transesterification reaction reached 96 % (wt/wt) of ester conversion. This biodiesel was again transesterificated reaching a conversion of 98 % (wt/wt), which, therefore, is within specifications established by the ANP / A otimização do processo de pré-tratamento (refino) do óleo bruto de algodão, para obtenção de óleo semi-refinado, com aplicabilidade na produção de biocombustíveis, é o principal objetivo desse trabalho. Este por sua vez é motivado pela exploração de matériasprimas menos processadas e de menor custo para produção do biodiesel. Portanto, o emprego de óleo semi-refinado de algodão pode vir a contribuir para a redução nos custos de produção do biodiesel. As variáveis estudadas no pré-tratamento do óleo bruto de algodão foram escolhidas tendo como referencial o processo de refino convencional (refino químico) com soda cáustica. Os experimentos foram realizados utilizando planejamento experimental e os resultados foram interpretados de acordo com a metodologia de superfície de resposta. As variáveis estudadas foram: concentração e excesso de soda cáustica (solução de NaOH), temperatura inicial e final. As respostas foram avaliadas em função de alguns dos mais importantes parâmetros de qualidade do óleo semi-refinado obtido (cor, acidez e teor de sabão) e da quantidade do co-produto de refino (borra) produzido. O excesso de soda cáustica e a temperatura inicial foram às variáveis que influenciaram de modo mais significativo as respostas analisadas, dentro do alcance experimental estudado. A eficiência na conversão a ésteres metílicos mostrou-se dependente da qualidade (cor, acidez e sabão) do óleo semirefinado de algodão utilizado. A concentração do pigmento gossipol que está diretamente relacionado à cor do óleo de algodão, sugere que o mesmo pode estar influenciando na conversão da reação de transesterificação alcalina, por estar consumindo parte do catalisador. As condições ótimas determinadas experimentalmente foram: concentração e excesso de soda cáustica 25 % (p/p) e 100 % (p/p), temperatura inicial e final 40°C e 60°C, respectivamente. Nessas condições otimizadas o óleo semi-refinado obtido alcançou conversão de 94 % (p/p) a ésteres metílicos. Entretanto, o óleo obtido nas condições otimizadas, por apresentar ainda uma elevada concentração de sabão, foi submetido à lavagem com água, o qual reduziu seu teor de sabão. Assim, com esse óleo lavado/seco, após reação de transesterificação, alcançouse conversão de 96% (p/p) em metil-ester. Esse biodiesel, submetido a uma segunda reação de transesterificação conseguiu-se atingir uma conversão máxima de 98% (p/p), ficando dentro das especificações estabelecidas pela ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis)