Made available in DSpace on 2015-05-07T14:49:36Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Most of the world energy consumption derives from oil, coal and natural gas. The shortage of the energy sources, especially the energy from fossil fuels, and moreover the impossibility of its renewal has motivated the development of technologies that allow for the usage of renewable energy sources. Biodiesel is biodegradable, renewable and it obeys the cycle of carbon. It is defined as a blend of mono-alkyl esters of fatty acids derived from renewable sources, as vegetable oils and animal fats. It is obtained by means of a transesterification process, in which takes place the transformation of triglycerides into smaller molecules of fatty acid esters, and it displays physical and chemical characteristics similar to the ones of a fossil fuel-derived diesel oil. This work presents the characterization of cottonseed biodiesel produced either by the methanol or ethanol routes. It was noticed that the methanol route presented a higher yield. The samples were characterized by gas chromatograph, infrared spectroscopy, 1H-NMR and thermal analysis. By means of infrared and NMR, it was possible to confirm the biodiesel formation. The gas chromatograph analyses pointed out to an oil conversion to biodiesel of 96.8% using the methanol route, whereas the ethanol route conversion was of 97.4%. The biodiesel obtained was in agreement with the standards of ANP, the Brazilian National Agency of Petroleum, Gas and Biodiesel. The raw cottonseed oil was stable up to 314 oC, the methanol biodiesel up to 127 oC and the ethyl biodiesel up to 122 oC. The initial decomposition temperature of the biodiesel was smaller than the one for cottonseed oil, close to the value of the petroleum-derived diesel oil, thus demonstrating the higher volatility of biodiesel. The thermogravimetric curves of the degraded samples suggested the formation of intermediary products. The rheological behavior of cottonseed biodiesel and its blends is close to the behavior of diesel oil, corroborating the importance of the usage of biodiesel as an alternative fuel / A maior parte da energia consumida no mundo provém do petróleo, do carvão e do gás natural. Com o esgotamento das fontes de energia, especialmente energia fóssil, sobretudo sua impossibilidade de renovação, tem motivado o desenvolvimento de tecnologias que permitem utilizar fontes renováveis de energia. O biodiesel é biodegradável, renovável e obedece ao ciclo de carbono, sendo definido como monoalquil éster de ácidos graxos derivado de fontes renováveis, como óleos vegetais e gorduras animais, obtido através de um processo de transesterificação, no qual ocorre a transformação de triglicerídeos em moléculas menores de ésteres de ácidos graxos e apresenta características físico-químicas semelhantes às do diesel fóssil. Neste trabalho foi realizada a caracterização do biodiesel de algodão nas rotas metílica e etílica, sendo que a rota metílica apresentou maior rendimento. As amostras foram caracterizadas por cromatografia gasosa (CG), infravermelho (IV), RMN 1H e análise térmica. Através das análises IV e RMN foi possível confirmar a formação do biodiesel. A cromatografia gasosa indicou a conversão do óleo a biodiesel, na rota metílica o teor de conversão foi de 96,8% e para a rota etílica foi de 97,4%. O biodiesel obtido está em conformidade com as normas da ANP. O óleo de algodão foi estável até 314 oC, o biodiesel metílico até 127 oC e o biodiesel etílico até 122 oC. A temperatura inicial de decomposição do biodiesel foi menor em relação ao óleo, se aproximando do diesel e demonstrando sua maior volatilidade. As curvas termogravimétricas das amostras degradadas sugeriram formação de intermediários. O comportamento reológico do biodiesel de algodão e misturas aproxima-se do diesel corroborando sua importância na utilização como combustível alternativo

Submitted by Automação e Estatística (sst@bczm.ufrn.br) on 2018-05-02T23:09:41Z No. of bitstreams: 1 LuizEduardoPereiraSantiago_DISSERT.pdf: 1585399 bytes, checksum: 01c341e6d8764f728e0a56ac896c4f62 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2018-05-07T22:30:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 LuizEduardoPereiraSantiago_DISSERT.pdf: 1585399 bytes, checksum: 01c341e6d8764f728e0a56ac896c4f62 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-07T22:30:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuizEduardoPereiraSantiago_DISSERT.pdf: 1585399 bytes, checksum: 01c341e6d8764f728e0a56ac896c4f62 (MD5) Previous issue date: 2018-03-09 / Os processos contínuos de transesterificação em condições supercríticas utilizando reatores tubulares surgem como uma possível tecnologia que assegurará a produção viável de biodiesel em larga escala. As idiossincrasias deste processo estão relacionadas à dispensabilidade de catalisadores, processos simplificados de separação, uso de óleos de baixa qualidade e o pequeno tempo reacional (quando comparado aos outros processos). Nesta linha de estudos, os recentes avanços demonstram que o uso de leito de inertes (promotores de mistura), mostra-se como uma alternativa factível para um melhor desempenho dos reatores tubulares operando em condições supercríticas. Contudo, a ausência de uma rigorosa análise fenomenológica desse novo Layout por parte da literatura, é uma limitação para o perfeito entendimento do processo e a adequação das condições operacionais a uma região de melhor viabilidade. Assim, o presente trabalho tem como objetivo principal a modelagem e análise do processo de alcoolize de triglicerídeos em condições supercríticas utilizando um reator contínuo recheado com inertes (vidro). Para tanto, as variáveis operacionais escolhidas para o estudo são aquelas tidas como ótimas segundo a literatura vigente, sendo essas: temperatura (300 °C, 350 °C e 400 ºC); vazão volumétrica (0,5 mL/min e 1,0 mL/min) e porosidade do leito (0,42, 0,38 e 0,32). Os dados experimentais foram avaliados na razão molar óleo: álcool de 1:40 e pressão reacional de 15 MPa. Nesta pesquisa, os parâmetros foram estimados com base no método heurístico de otimização denominado Particle Swarm Optimization (PSO). As características fenomenológicas foram analisadas a partir da descrição por um modelo de dispersão em conjunto com a técnica do Falso Transiente. Os resultados obtidos pelo modelo foram capazes de ajustar os dados experimentais com coeficiente de regressão de 0,98. As maiores conversões em ésteres foram obtidas na condição de maior temperatura e menor porosidade. / The continuous process of transesterification at supercritical conditions in tubular reactors rises as a new technology that will ensure viable large-scale biodiesel production. The idiosyncrasies of this process are related to the simplified separation processes, use of low quality feedstock, catalyst free and short reaction time (compared to the conventional processes). In these kinds of studies, the recent breakthroughs demonstrate that an inert bed (mixing promoters) may be a feasible alternative to enhance tubular reactor performance when operated at supercritical conditions. However, a rigorous phenomenological analysis forthis new process layout is scarce in literature, which creates some limitations for a complete understanding of the process. Thus, the main objective of the current work is to develop a mathematical model of the process and analyze triglyceride alcoholysis at supercritical conditions using a continuous tubular reactor packed with glass spheres. The operating variables evaluated are temperature (300, 350 and 400 °C), volumetric flowrate (0.5 mL/min and 1.0 mL/min) and bed porosity (0.42, 0.38 and 0.32). The experimental data were evaluated for the oil /alcohol molar ratio of 1:40 and operating pressure of 15 MPa. The model parameters were estimated using the particle swarm optimization algorithm (PSO), which is a classical heuristic optimization technique. The phenomenological characteristics were analyzed based on the description of multiple gradients along with the false-transient method. The results obtained by the model were able to predict 98% of the experimental data. The higher conversions in esters were achieved for the highest temperature and lowest porosity.

Orientador: Roberto da Silva / Coorientador: Maurício Boscolo / Banca: Adriane Milagres / Banca: João Cláudio Thomeo / Resumo: O biodiesel é uma alternativa ao diesel convencional que pode ser produzido a partir da reação de transesterificação entre triglicerídeos presentes em óleos vegetais ou gordura animal e alcoóis, como o metanol ou etanol. Uma rota promissora desta reação é a catálise enzimática, utilizando lipases. Este trabalho teve objetivo de selecionar cepas fúngicas com capacidade de produzir enzimas lipolíticas com propriedade de transesterificação e a imobilização destas enzimas para produção de biodiesel etílico. Para selecionar as linhagens com atividade lipolítica, foram realizados zimogramas com corante Rodamina B. Foram selecionadas três cepas fúngicas termofílicas e dezoito mesofílicas. As atividades hidrolíticas das linhagens fúngicas selecionadas foram comfirmadas com substrato cromogênico, p-nitrofenil palmitato (pNPP). As linhagens pré-selecionadas foram submetidas ao teste de transesterificação com óleo de soja e etanol, e os produtos desta reação foram analisados por GC-FID. Uma cepa fúngica identificada como Acremonium sp P24 foi selecionada para dar continuidade ao trabalho. A lipase bruta produzida a partir do bagaço de cana de açúcar foi concentrada por ultrafiltração e apresentou atividade hidrolítica ótima a 35ºC. O processo de imobilização mais eficiente para a realização de síntese foi aquele em que se utilizou as hifas do fungo Acremonium sp P24 crescidas no próprio farelo de trigo como suporte. A análise de variância para os experimentos mostrou que entre as variáveis estudadas (temperatura de reação, razão molar óleo/álcool, concentração enzimática e razão v/v óleo/hexano), somente a concentração enzimática como variável significativa e indicou a concentração de 10 % de hifas imobilizadas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Biodiesel is an alternative to conventional diesel, which can be produced from the transesterification reaction of triglycerides found in vegetable oils or animal fat and alcohols such as methanol or ethanol. A promising route to this reaction is the enzymatic catalysis using lipases. This work aimed at selecting fungal strains capable of producing lipolytic enzymes with property of transesterification and immobilization of such enzymes for the production of ethylic biodiesel. In order to select strains with lipolytic activity, zymograms using dye Rhodamine B were performed. Three thermophilic and eighteen mesophilic fungal strains were selected. The hydrolytic activities of the selected fungal strains were confirmed by using chromogenic substrate p-nitrophenyl palmitate (pNPP). The pre-selected strains were then submitted to transesterification test with ethanol and soybean oil, and the products of such a reaction were analyzed by GC-FID. Only the fungal strain identified as Acremonium sp P24 was selected to carry out the work. The crude lipase produced from sugar cane bagasse was concentrated by ultrafiltration and showed optimal hydrolytic activity at 35°C. The most efficient immobilization process in order to carry out synthesis was the one in which hyphae of the fungus Acremonium sp P24 was used, they grown on wheat bran as support. Analysis of variance for the experiments showed that among the studied variables (reaction temperature, molar ratio of oil/alcohol, enzyme concentration and ratio v/v oil/hexane), only the enzymatic concentration as a significant variable and indicated a concentration of 10% of immobilized hyphae as an optimum point. However, experimentally speaking, the best biodiesel yield was 15.95%, using 7.75% immobilized hyphae, at 31.25°C, with 1:7.5 oil/alcohol molar ratio... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Orientador: Newton Luiz Dias Filho / Resumo: Dentre os biocombustíveis hoje explorados, o biodiesel vem se destacando como uma alternativa ao óleo diesel derivado do petróleo por ser um combustível renovável, biodegradável e não tóxico. Atualmente, a produção desse biocombustível é quase que 100 % via transesterificação alcalina em fase homogênea de triglicerídeos presentes em óleos vegetais. Entretanto, cerca de 70 % do preço final do biodiesel é resultado do custo dessas matérias-primas. Desse modo, desenvolver tecnologias de usabilidade máxima e compatibilidade ambiental para diversas matérias-primas baratas, como gorduras animais e rejeitos de óleo de cozinha, as quais têm alto teor de ácidos graxos livres e são incompatíveis com catalisadores alcalinos, torna-se cada vez mais importante. As tecnologias de produção disponíveis empregam catalisadores ácidos minerais homogêneos (ácidos Brönsted), os quais são corrosivos, não recicláveis, e resultam em grande geração de resíduos e efluentes nas etapas de neutralização e de separação. Neste trabalho, investigamos a atividade catalítica de três complexos metálicos exibindo caráter ácido de Lewis: dibutil diacetato de estanho, brometo de estanho e cloreto de estanho. Testamos esses complexos catalíticos na alcoólise de óleos de soja e de pinhão-manso, visando à obtenção de uma mistura de ésteres alquílicos de ácidos graxos (biodiesel), empregando metanol e, também, etanol, a fim de valorizar essa matéria-prima nacional. Também avaliamos a atividade catalítica desses compl... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Among biofuels exploited nowadays, biodiesel has emerged as an alternative to diesel fuel derived from petroleum for being a renewable fuel, biodegradable and nontoxic. Currently, the production of this biofuel is almost 100 % via alkaline transesterification in homogeneous phase of triglycerides present in vegetable oils. However, about 70 % of the final price of biodiesel is due to the cost of these raw materials. Thus, developing technologies of maximum usability and environmental compatibility for a variety of cheap raw materials, such as animal fats and cooking oil waste, which have a high content of free fatty acids and are incompatible with alkaline catalysts, it becomes increasingly important. The available production technologies employ homogeneous catalysts mineral acids (Brönsted acids) which are corrosive, not being recyclable and result in great waste generation and effluents in neutralization and separation steps. In this work, we investigated the catalytic activity of three metal complexes exhibiting Lewis acid character: tin dibutyl diacetate, tin bromide and tin chloride. We tested these catalytic complexes in the alcoholysis of soybean oil and jatropha curcas oil, in order to obtain a mixture of alkyl esters of fatty acids (biodiesel) using methanol and also ethanol, in order to enhance this national raw material. We also evaluated the catalytic activity of these complexes compared to the basic classical catalytic transesterification (NaOH) and acid (H2SO4).... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

No presente trabalho foi investigada a produção de biodiesel a partir da alcoólise do óleo de palma catalisada por lipase imobilizada comercial. O efeito da razão molar de álcool:óleo, da forma de adição do álcool (única e escalonada), da temperatura de reação, da concentração de enzima, do tipo de álcool (metanol e etanol), do tipo de enzima e da reutilização da enzima no rendimento final de reação foi avaliado. As reações conduzidas com etanol apresentaram rendimentos superiores aos obtidos com o emprego de metanol devido à maior desativação da lipase pelo álcool de menor número de átomos de carbono. O maior rendimento em biodiesel (54%) foi obtido empregando razão molar de álcool:óleo de 3:1, com adição escalonada de etanol (0, 30 e 60 minutos), 9% (m/m) de Lipozyme TL IM a 50C. Não foi possível recuperar a lipase ao final das reações, pois a matriz de imobilização se solubilizou no meio. Além disso, para comparação, foi investigada a utilização das lipases comerciais imobilizadas Lipozyme RM IM e Novozym 435 e dos catalisadores químicos KOH, MgO e La2O3. O rendimento em biodiesel nas reações catalisadas pelas lipases foi maior do que os obtidos com catalisadores químicos. A menor eficiência dos catalisadores químicos pode ser justificada pelo alto índice de acidez do óleo de palma (6,26 mg KOH.g-1) que promove o consumo do catalisador (KOH), devido à neutralização dos ácidos graxos livres presentes no óleo, e o bloqueio dos sítios ativos dos catalisadores químicos sólidos devido à adsorção dos ácidos graxos nestes sítios / The production of biodiesel from the alcoholysis of palm oil catalyzed by commercial immobilized lipase was investigated. The effect of alcohol:oil molar ratio, addition of alcohol (single and stepwise), reaction temperature, concentration of enzyme, type of alcohol (ethanol and methanol), type of enzyme, and reuse of enzyme on reaction yield was evaluated. The reactions carried out using ethanol showed yields higher than those obtained when methanol was used. This behavior is related to the deactivation of lipase caused by an alcohol with small number of carbon atoms. The highest yield on biodiesel (54%) was obtained using an alcohol:oil molar ratio of 3:1, with stepwise addition of ethanol (0, 30 and 60 minutes), 9 wt.% of Lipozyme TL IM at 50C. The recovery of lipase was not possible at the end of the reaction, because the lipase support has solubilized in the reaction medium. In addition, for comparison, the use of commercial immobilized lipase Lipozyme RM IM and Novozymes 435 and of chemical catalysts KOH, MgO, and La2O3 have been investigated. The yield on biodiesel using lipases as catalysts was higher than those obtained using chemical catalysts. The lower efficiency of chemical catalysts can be justified by the high acidity of palm oil (6,26 mg KOH.g-1) which promotes the consumption of the catalyst (KOH), due to the neutralization of free fatty acids in the oil, and the blockage of the active sites of solid chemical catalysts by adsorption of fatty acids on these sites

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The transesterification reactions have been used to produce biodiesel from triglycerides found in vegetable oils and animal fat. Another important reaction is the esterification, which takes advantage of raw materials containing high levels of free fatty acids to produce esters (biodiesel). Biodiesel replaces fully or partially the petro-diesel and it is a renewable product. However, the thermodynamics of the biodiesel production reactions need to be investigated. The present work aims to study the esterification and transesterification reactions, two important routes for obtaining biodiesel. Thermodynamic properties were estimated, such as enthalpies of formation and reaction, Gibbs free energy and the equilibrium constants of these reactions. Some methods of Gaussian 09W computational package were used, such as AM1 semi-empirical method, HF (Hartree-Fock) ab initio method, B3LYP, from density functional theory (DFT) and the compound methods CBS-QB3 (CBS family) and G2 (Gaussian-n family). Two group contribution methods were also applied: Joback method and Benson method. The results of these methods were compared between each other and between experimental values, considering the accuracy and computational cost of each method. The results showed that the group contribution methods have good prediction of enthalpies of formation. From calculation of the enthalpies of reaction by molecular modeling, it was found that the AM1 method has the lowest computational cost, but its accuracy is lower when compared to the experimental values of enthalpy. The HF and B3LYP computational costs are similar, but it was observed that the DFT method has a greater precision. Also, some molecules were simulated by G2 and CBS-QB3 methods and it was found an improvement in the prediction of the geometrical parameters and thermodynamic properties of molecules. The simulations showed that the esterification reactions of fatty acids are usually exothermic, and by calculating the equilibrium constants, it was observed that these reactions are favored with decrease of temperature. The molecular modeling was also used to study the transesterification reaction of oleic acid. In this case, the high computational cost committed to obtaining satisfactory results with more accurate methods. In general, molecular modeling revealed itself as an alternative for prediction of thermodynamic data, but the computational cost is a major factor when high accuracy is required. / As reações de transesterificação vêm sendo utilizadas para a produção de biodiesel a partir dos triglicerídeos presentes em óleos vegetais e gordura animal. Outra reação importante é a reação de esterificação, a qual se aproveita de matérias-primas com elevados teores de ácidos graxos livres para produzir os ésteres (biodiesel). O biodiesel substitui total ou parcialmente o diesel de petróleo e é um produto renovável. No entanto, a termodinâmica das reações de produção deste combustível é pouco conhecida. O presente trabalho visa estudar reações de esterificação e transesterificação, duas rotas importantes para obtenção do biodiesel. Foram obtidas propriedades termodinâmicas como entalpias de formação e reação, energia livre de Gibbs e as constantes de equilíbrio químico destas reações. Alguns métodos do pacote computacional Gaussian 09W foram utilizados, como o método semi-empírico AM1, o método ab initio de HF (Hartree-Fock), o método B3LYP, da teoria do funcional de densidade (DFT) e os métodos compostos CBS-QB3 (família CBS) e G2 (família Gaussiann). Também foram aplicados dois métodos de contribuição de grupos: método de Joback e método de Benson. Os resultados destes métodos foram comparados entre si e a valores experimentais, considerando a precisão e o custo computacional de cada método. Pelos resultados observou-se que os métodos de contribuição de grupos são capazes de realizar boas predições de entalpias de formação. O cálculo das entalpias das reações pela modelagem molecular mostrou que o método AM1 possui o menor custo computacional, porém sua precisão é menor quando comparados aos valores de entalpia experimentais. Os métodos de HF e B3LYP possuem custos computacionais semelhantes, porém foi observada uma maior precisão do método DFT. Também foram simuladas algumas moléculas pelos métodos CBSQB3 e G2 e constatou-se uma melhoria na predição dos parâmetros geométricos e das propriedades termodinâmicas das moléculas. As simulações mostraram que as reações de esterificação de ácidos graxos são em geral exotérmicas, e através do cálculo da constante de equilíbrio, foi possível observar o favorecimento destas reações com a diminuição da temperatura. A modelagem molecular também foi usada no estudo da reação de transesterificação da trioleína. Neste caso, o alto custo computacional comprometeu a obtenção de resultados satisfatórios com métodos mais apurados. De forma geral, a modelagem molecular se mostrou como uma alternativa para predição de dados termodinâmicos, porém o custo computacional é um fator preponderante quando uma alta precisão é requerida. / Mestre em Engenharia Química

Neste trabalho, foi investigada a alcoólise do óleo de soja com álcool utilizando uma lipase comercial imobilizada (Lipozyme RM IM). As reações foram realizadas em um reator batelada fechado acoplado a um condensador e com constante agitação. Foi determinada a influência do álcool (metanol ou etanol), quantidade de enzima, razão molar álcool/óleo de soja, solvente e temperatura na produção de biodiesel. A etanólise do óleo de soja por sucessivas adições de álcool foi investigada. As melhores condições foram obtidas em um sistema livre de solvente com razão molar etanol/óleo igual a 3,0, temperatura de 50C e concentração de enzima de 7% em massa. A etanólise em batelada com 3 adições sucessivas foi a mais eficiente para a produção de biodiesel. Nessas condições, o rendimento em ésteres etílicos foi cerca de 55% após 2h de reação. A alcoólise de óleo de soja com metanol e etanol também foi estudada com KOH. O efeito do álcool (metanol ou etanol), concentração do catalisador e razão molar entre álcool e óleo de soja foi determinada. O maior rendimento (92%) na alcoólise do óleo de soja com KOH foi obtido com metanol / In this work, enzymatic alcoholysis of soybean oil with alcohol was investigated using a commercial immobilized lipase (Lipozyme RM IM). Reactions were carried out in a closed batch reactor with constant stirring and coupled with condenser. The influence of alcohol (methanol or ethanol), enzyme amount, molar ratio of alcohol to soybean oil, solvent (n-hexane) and temperature on biodiesel production was determined. The ethanolysis of soybean oil by successive additions of ethanol was also investigated. The best conditions were obtained in a solvent-free system with ethanol/oil molar ratio of 3.0, temperature of 50oC and enzyme concentration of 7.0% (w/w). Three-step batch ethanolysis was most effective for the production of biodiesel. In these conditions, ethyl esters yield was about 55% after 2 hours of reaction. Alcoholysis of soybean oil with methanol and ethanol were also investigated using KOH. The effects of alcohol (methanol or ethanol), catalyst concentration and molar ratio of alcohol to soybean oil was determined. The highest yield (92%) in the alcoholysis of soybean oil using KOH was obtained with methanol

Neste trabalho, foi estudada a transesterificação enzimática do óleo de soja com álcool catalisada por lipase comercial imobilizada. Inicialmente foram investigados os efeitos da temperatura, do tipo de enzima (Novozym 435, Lipozyme RM-IM e Lipozyme TL-IM) e do tipo de álcool (etanol ou butanol) na síntese de biodiesel utilizando óleo de soja refinado. A melhor temperatura observada para as reações empregando Lipozyme TL IM e Lipozyme RM IM foi de 50C, enquanto que para a Novozym 435, a temperatura ótima foi de 70C. O maior teor em biodiesel (~60%) foi obtido na etanólise do óleo de soja a 70C utilizando Novozym 435 a 5% m/m. Também foi avaliada a síntese de biodiesel por via enzimática a partir da etanólise de óleos ácidos com índice de acidez (IA) (de 8,5, 54,4 e 93,7). A conversão do ácido graxo livre foi superior a 90% nas reações conduzidas com Novozym 435 nas reações com os três óleos ácidos testados. O teor em biodiesel foi próximo a 50% na etanólise do óleo de soja com índice de acidez de 8,5 empregando Lipozyme TL IM, porém para índices de acidez maiores este rendimento diminuiu. Para as reações conduzidas com Lipozyme RM-IM, o teor em biodiesel manteve-se em torno de 30% para todos os óleos ácidos investigados. A etanólise do óleo de soja refinado empregando reator de leito fixo em modo contínuo, a 50C, foi investigada variando a velocidade espacial dos reagentes (0,255 e 0,508 h-1), o tipo de lipase (Novozym 435, Lipozyme RM-IM e Lipozyme TL-IM) e a possibilidade de reuso do biocatalisador após lavagem com butanol. Na reação com Novozym 435, o teor em biodiesel foi de aproximadamente 50% e se manteve estável durante 4,5 h para as duas velocidades espaciais testadas. A lipase Lipozyme TL-IM apresentou teor em biodiesel maior do que o obtido nas reações com os outros biocatalisadores (~80%), porém não apresentou a mesma estabilidade. Foi observada uma queda significativa na produção de biodiesel nas reações empregando o reuso do biocatalisador / In this work, the enzymatic transesterification of soybean oil with alcohol catalyzed by commercial immobilized lipase was studied. Initially the effects of temperature, type of enzyme (Novozym 435, Lipozyme RM-IM and Lipozyme TL-IM) and the type of alcohol (ethanol or butanol) in the synthesis of biodiesel using refined soybean oil were investigated. The best temperature observed for reactions employed Lipozyme TL-IM and Lipozyme RM-IM was 50C, while that for Novozym 435, the optimal temperature was 70C. The major biodiesel content (~60%) was obtained in the ethanolysis of soybean oil at 70C using 5% (w/w) of Novozym 435. It was also evaluated the enzymatic synthesis of biodiesel from the ethanolysis of acid oils with acidity index (AI) (8,5, 54,4 and 93,7). The conversion of free fatty acid was higher than 90% in reactions conducted with Novozym 435 in reactions with the three acid oils tested. The biodiesel content was close to 50% in ethanolysis of soybean oil with acidity index of 8,5 employing Lipozyme TL-IM, however for higher acidity indexes this yield decreased. For the reactions conducted with Lipozyme RM-IM, the biodiesel content remained around 30% for all acid oils investigated. The ethanolysis of refined soybean oil employing fixed bed reactor in continuous mode at 50C was investigated by varying the space velocity of reagents (0,255 and 0,508 h-1), the type of lipase (Novozym 435, Lipozyme RM-IM and Lipozyme TL-IM) and the possibility of reuse of the biocatalyst after washing with butanol. In the reaction with Novozym 435, the biodiesel content was approximately 50% and remained stable during 4,5 h for the two space velocity tested. The lipase Lipozyme TL-IM presented biodiesel content higher than that obtained in reactions with other biocatalysts (~80 %), but did not show the same stability. It was observed a significant decrease in the biodiesel production in the reactions employing reuse of the biocatalyst

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-17T17:40:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hamamoto_MarcusVinicius_M.pdf: 2775538 bytes, checksum: 230c7054fbc144266d6ce53cf64b5f29 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Com exceção da energia nuclear e da energia proveniente de hidroelétricas, a maior parte da energia consumida no mundo vem dos combustíveis fósseis, ou seja, do petróleo, do carvão mineral e do gás natural, que são recursos limitados. Os biocombustíveis são produzidos a partir de biomassa, que assim como a energia dos ventos, do sol, das marés e das águas, é considerada uma fonte renovável de energia. O biodiesel é biodegradável, renovável e obedece ao ciclo de carbono, sendo definido como mono-alquil éster de ácidos graxos derivado de fontes renováveis, como óleos vegetais e gorduras animais, obtido através de um processo de transesterificação, no qual ocorre a transformação de triglicerídeos em moléculas menores de ésteres de ácidos graxos e apresenta características físico-químicas semelhantes às do diesel fóssil. Neste trabalho foi projetada e montada uma bancada de testes com o objetivo de testar e validar um novo método de obtenção de biodiesel através da aplicação de micro-ondas durante a reação de transesterificação. Foi utilizado óleo de girassol comercial como matéria prima, álcool etílico anidro como reagente e metilato de sódio como catalisador nos testes. Ao final dos experimentos foi constatado que algumas modificações na bancada de testes levariam a resultados mais satisfatórios, porém foi possível comprovar que a utilização da energia das micro-ondas na produção de biodiesel pelo método contínuo acelera muito o processo de reação de transesterificação / Abstract: Excepting the nuclear energy and the hydropower, most of the energy consumed in the world comes from fossil fuels which mean petroleum, mineral coal and natural gas. Those are limited sources. Biofuels are produced from biomass. Biomass is a renewable source of energy like the wind, the sun and the water. Biodiesel is biodegradable, renewable and it obeys the cycle of carbon. It is defined as a blend of mono-alkyl esters of fatty acids derived from renewable sources, as vegetable oils and animal fats. It is obtained by means of a transesterification process, in which takes place the transformation of triglycerides into smaller molecules of fatty acid esters, and it displays physical and chemical characteristics similar to the ones of a fossil fuel-derived diesel oil. In this work, a test bench was designed in order to test and validate a new method of producing biodiesel by applying microwaves during the transesterification process. Sunflower oil was used as raw material, ethyl alcohol was used as a reagent and sodium methylate was used as a catalyst in the tests. As a result, it was found that a few modifications in the test bench would have given better results. It was concluded that the continuous method of production of biodiesel was quite accelerated by using the microwave energy during the process / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ulf Friedrich Schuchard / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-05T01:19:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lindner_Alexandra_M.pdf: 2658694 bytes, checksum: 362f3b881250b36386d301b17511943b (MD5) Previous issue date: 2005 / Mestrado / Quimica Organica / Mestre em Química