Biodiesel is now considered as an important option for full or partial diesel fossil replacement. At the same time, biodiesel is a renewable and an environmentally friendly fuel. This work has as goal to employ residual vegetable oils for biodiesel production and evaluate its viability as raw material. For that, some initial steps were considered in order to get a correct planning for the project: i) gathering and purification of the raw material; ii) determination of the physico-chemical properties of the residual oils; iii) choice of the catalytic system based on the quality of the raw material; iv) biodiesel production; and v) evaluation of the properties of the biofuel produced. The results of the frying oils characterization are in agreement with the requirements, not compromising their use for obtaining biodiesel. The biodiesel production was conducted by basic and acid catalysis in the presence of methanol or ethanol, as alcoholysis agents. The best results, in biodiesel production, were obtained for methanolysis conducted in the presence of basic catalyst. The results presented here show a concrete possibility of the use of frying oil as raw material for obtaining biodiesel, even if the sample has been collected in small establishments. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O biodiesel constitui, nos dias atuais, uma importante alternativa de substituição para o diesel fóssil, sendo ao mesmo tempo um combustível renovável e ambientalmente correto. O presente trabalho teve como objetivo empregar resíduos de óleos comestíveis para a obtenção de biodiesel e avaliar sua viabilidade como matéria prima. Para tanto, algumas etapas foram realizadas: (i) coleta e purificação adequadas da matéria-prima; (ii) determinação das propriedades físico-químicas dos óleos residuais; (iii) escolha do sistema catalítico a ser empregado, em função da qualidade desses; (iv) obtenção do biodiesel; e (v) avaliação da propriedade desse biocombustível. Através dos resultados obtidos para os óleos de fritura foi possível constatar que os mesmos, de uma maneira geral, atendem às necessidades, não comprometendo sua utilização para obtenção de biodiesel. A obtenção de biodiesel foi conduzida por catálise básica e ácida, na presença de metanol ou etanol, como agentes de alcoólise. Os melhores resultados, em termos de rendimento em éster, foram obtidos para a metanólise conduzida em presença de catalisador básico. Os resultados aqui apresentados permitem visualizar uma possibilidade concreta da utilização de óleos de fritura como matéria-prima para a obtenção de biodiesel, mesmo que a coleta tenha sido realizada em pequenos estabelecimentos.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The utilization of biodiesel has shown a promising potential in the whole world. Firstly, for it s enormous contribution to the environment, due the qualitative and quantitative reduction s levels of environmental pollution, and, secondly, as a strategic source of renewable energy to replace diesel and other oil derivatives. In this context the used frying oil takes place, as a raw material that can be processed into a high quality biodiesel, and that once was being wasted and dumped in the environment in a erroneous way. This dissertation presents a feasibility study of producing biodiesel obtained through the used frying oil in the city of Santa Maria, Rio Grande do Sul, Brazil. Some topics was analyzed for an effective scheme for the collection and production of biodiesel. The downtown of the city was chosen for the study, being the most populous and the neighborhood and for having more establishments using the fried oil in its processes, that way, making the results more reliable. Questionnaires were applied to the establishments and to the local population concerning the actions on the final destination of this waste, as well as environmental perceptions and knowledge about the theme, and also to determine the volume of used oil that would be ready for collection and processing into biodiesel. After that, was developed an economical viability of the project, from the perspective of the a public institution of education s perspective, the Federal University of Santa Maria, and this way, the project can reach benefits besides the environmental, social and financial ones, it can promotes an academic integration with the project, being a source of learning and development. Results demonstrated to be highly economical favourable to the implementation of the proposed scheme, however, to optimize the donation and collection system of the used oil, finally, were proposed some ideas and actions for the project s efficiency from the beginning of its chain. / A utilização do biodiesel tem apresentado um potencial promissor no mundo inteiro. Em primeiro lugar, pela sua enorme contribuição ao meio ambiente, com a redução qualitativa e quantitativa dos níveis de poluição ambiental, e, em segundo lugar, como fonte estratégica de energia renovável em substituição ao óleo diesel e outros derivados do petróleo. Neste contexto surge o óleo de fritura usado (OFU), como mais uma matéria-prima que pode ser transformada em biodiesel de alta qualidade, e que outrora estaria sendo desperdiçado e despejado no meio ambiente de forma incorreta. Esta dissertação apresenta um estudo de viabilidade de produção de biodiesel obtido através do óleo de fritura na cidade de Santa Maria, Rio Grande do Sul. Foram analisados alguns tópicos para que um efetivo esquema de coleta e produção do biodiesel fosse viabilizado. Selecionou-se o bairro Centro para este estudo, sendo este o mais populoso e o que mais apresenta estabelecimentos que utilizam o óleo de fritura em seus processos, tornando o resultado mais confiável. Questionários foram aplicados aos empresários e à população para que se verificassem as ações relativas à destinação deste resíduo, assim como a percepção ambiental acerca do tema proposto, e ainda para se determinar o volume de óleo que estaria pronto para coleta e transformação em biodiesel. A seguir, foi analisada a viabilidade econômica do projeto, sob a ótica da participação de uma instituição pública de ensino, a Universidade Federal de Santa Maria, sendo que desta forma, o projeto além de visar benefícios ambientais, sociais e financeiros, pode promover uma integração de acadêmicos com o projeto, servindo como fonte de aprendizado e desenvolvimento. Resultados econômicos demonstraram ser altamente favoráveis para a concretização do esquema proposto, no entanto, para que se otimize o sistema de doação e coleta do óleo usado, finalmente, foram propostas algumas idéias e ações para que o projeto seja eficiente desde o começo de sua cadeia.

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2326464 bytes, checksum: edf040b92b5fdf343007a3626c02e26b (MD5) Previous issue date: 2009-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present work aimed at investigating the biodiesel issuing from the transesterification of used frying oil with ethanol, via alkaline catalysis. Such investigation covers its thermo-oxidative stability during heating (thermal analysis and rheological properties) as well the kinetic profiles of the samples in the best oxidative induction time by the technique of Pressurized Differential Scanning Calorimetry (PDSC). The behavior of such biodiesel, as part of binary blends with fossil diesel at the proportions of 3, 5, 10, 25, 50, 75 and 100%, was also studied. The biodiesel synthesis used the ethanol route and was carried out under the following conditions: oil/alcohol molar ratio of 1:6 (m/m), 1 % de KOH, temperature of 32 °C, washing with 0.1M HCl and hot water. The reaction yield, determined by means of a mass balance aided by the technique of gas chromatography coupled to mass spectrometry, was of 90.56% and the ester content was of 99.56%. According to the physicochemical analyses, all the specifications for the biodiesel and blends met the requirements from Technical Regulation # 7 from the Brazilian National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels, with the exceptions of the odixative induction time (1.72 h) and kinematic viscosity (6.10 mm2s-1), which displayed values outside the limits established by the standard. In the thermal study, the thermogravimetric curves showed that the biodiesel blends in diesel are more volatile than the biodiesel derived from used frying oil (B100), whereas at lower concentrations (3, 5, 10 and 25%) are similar to fossil diesel. At higher concentrations (50 and 75%) the blends presented lower volatility and higher thermal stability in relation to fossil diesel and thus, biodiesel and its more concentrated blends showed higher safety in relation to transport, storage, handling and utilization. The study of the fluid dynamic properties of biodiesel and its blends showed that all the samples behave as Newtonian fluids at the studied (10, 25 and 40 ºC) temperatures. Also the results of cloud point, pour point and cold filter plugging point showed that the behavior of the blends with 3, 5 and 10% are similar to fossil diesel, therefore at these concentrations biodiesel acts as a lubricity additive to fossil diesel. The study by Pressurized Differential Scanning Calorimetry (PDSC) in the dynamic mode and the Rancimat technique revealed that the best antioxidant for the storage of biodiesel is BHT at the concentration of 2500 ppm. The determination of the kinetic parameters by the isothermal PDSC technique allowed determining the theoretical value of the shelf life of used frying oil biodiesel with 2500 ppm of the antioxidant BHT. Therefore, used frying oil biodiesel and its blends B3, B5, B10, B25, B50 and B75 may be used as an alternative source of biofuels. / O presente trabalho buscou investigar o biodiesel proveniente da transesterificação do óleo de fritura usado com álcool etílico, via catálise básica, e elucidar a sua estabilidade termo-oxidativa durante o aquecimento (análise térmica e propriedade reologicas) e estudar o perfil cinético da amostra com o melhor tempo de indução oxidativa pela técnica de calorimetria exploratória diferencial pressurizada (PDSC). Também, foi observado o comportamento do referido biodiesel, inserido em misturas binárias com o diesel fóssil nas proporções de 3, 5, 10, 25, 50, 75 e 100% também foi estudada. A síntese do biodiesel na rota etanólica processou-se sob condições de: razão molar óleo-álcool de 1:6 (m/m), 1 % de KOH, temperatura de 32 °C, lavagem com HCl 0,1 M e água quente. O rendimento reacional determinado por balanço de massa com auxilio da técnica de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massa, foi de 90,56 %, com teor de esteres de 99,56 %. Nas análises físicoquímicas, todos as especificações para ambos biodiesel e blendas satisfizeram as exigências dos limites permitidos pelo Regulamento Técnico nº 7 da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Com exceção do tempo de indução oxidativa (1,72 h) e a viscosidade cinemática (6,10 mm2s-1) que apresentaram valores fora dos limites estabelecidos pela norma. No estudo térmico, as curvas termogravimétricas evidenciaram que as blendas de biodiesel em diesel são mais voláteis em relação ao biodiesel derivado de óleo de fritura usado (B100) e em baixas concentrações (3, 5, 10 e 25%) se assemelham ao diesel fóssil. Em concentrações mais elevadas (50 e 75%) as blendas apresentam menor volatilidade e maior estabilidade térmica em relação ao diesel fóssil, e, portanto, o biodiesel e suas blendas mais concentradas apresentam maior segurança em relação ao transporte, armazenagem, manuseio e utilização. O estudo das propriedades fluído-dinâmicas do biodiesel e suas blendas, demostraram que todas as amostras comportam como fluídos newtonianos a temperatura (10, 25 e 40 ºC) e que tanto os resultados de ponto de nevoa, fluidez e ponto de entupimento de filtro a frio, apresentaram comportamento para as blendas 3, 5 e 10% semelhantes ao observado para o diesel fossil, e, portanto nestas concentrações o biodiesel atua como um aditivo de lubricidade do óleo diesel fossil. O estudo por calorimetria exploratória diferencial pressurizada no modo dinâmico e a técnica de rancimat revelou que o melhor antioxidante para o armazenamento do biodiesel é o BHT com concentração de 2500 ppm. A determinação dos parâmetros cinéticos pela técnica de PDSC isotérmica foi possível determinar teoricamente o tempo de vida de prateleira do biodiesel derivado de óleo de fritura usado com 2500 ppm do antioxidante BHT. Então, o biodiesel de fritura usado e blendas B3, B5, B10, B25, B50 e B75 podem ser utilizados como uma fonte alternativa de biocombustíveis.