Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 HellydaKTAS_DISSERT.pdf: 3306619 bytes, checksum: 6db9524bb03341082d99032fc6dfcf10 (MD5) Previous issue date: 2011-03-11 / Biodiesel is a fuel made up by mono-alkyl-esters of long chain fatty acids, derived from vegetable oils or animal fat. This fuel can be used in compression ignition engines for automotive propulsion or energy generation, as a partial or total substitute of fossil diesel fuel. Biodiesel can be processed from different mechanisms. Transesterification is the most common process for obtaining biodiesel, in which an ester compound reacts with an alcohol to form a new ester and a new alcohol. These reactions are normally catalyzed by the addition of an acid or a base. Initially sunflower, castor and soybean oil physicochemical properties are determined according to standard test methods, to evaluate if they had favorable conditions for use as raw material in the transesterification reaction. Sunflower, castor and soybean biodiesel were obtained by the methylic transesterification route in the presence of KOH and presented a yield above 93% m/m. The sunflower/castor and soybean/castor blends were studied with the aim of evaluating the thermal and oxidative stability of the biofuels. The biodiesel and blends were characterized by acid value, iodine value, density, flash point, sulfur content, and content of methanol and esters by gas chromatography (GC). Also studies of thermal and oxidative stability by Thermogravimetry (TG), Differential Scanning Calorimetry High Pressure (P-DSC) and dynamic method exothermic and Rancimat were carried out. Biodiesel sunflower and soybean are presented according to the specifications established by the Resolution ANP no 7/2008. Biodiesel from castor oil, as expected, showed a high density and kinematic viscosity. For the blends studied, the concentration of castor biodiesel to increased the density, kinematic viscosity and flash point. The addition of castor biodiesel as antioxidant in sunflower and soybean biodiesels is promising, for a significant improvement in resistance to autoxidation and therefore on its oxidative stability. The blends showed that compliance with the requirements of the ANP have been included in the range of 20-40%. This form may be used as a partial substitute of fossil diesel / Biodiesel ? um combust?vel constitu?do por mono-alquil-?steres de ?cidos graxos de cadeias longas, derivado de ?leos vegetais ou gordura animal. Este combust?vel pode ser utilizado em motores de igni??o por compress?o para a propuls?o de ve?culos autom?veis ou gera??o de energia, como um substituto parcial ou total de diesel f?ssil combust?vel. O biodiesel pode ser processado a partir de diferentes mecanismos. A transesterifica??o ? o processo mais comum para obten??o do biodiesel, em que um ?ster reage com um ?lcool para formar outro ?ster e um novo ?lcool. Essas rea??es s?o normalmente catalisadas pela adi??o de um ?cido ou uma base. Inicialmente, foram determinadas as propriedades f?sico-qu?micas dos ?leos de girassol, mamona e soja de acordo com as especifica??es de metodologias de teste padronizadas, com o intuito de avaliar se os mesmos possu?am condi??es favor?veis para serem utilizados como mat?ria-prima na rea??o de transesterifica??o. O biodiesel desses ?leos foi obtido atrav?s da rea??o de transesterifica??o pela rota met?lica, fazendo uso de KOH no preparo do catalisador (met?xido de pot?ssio). O rendimento das rea??es de transesterifica??o foi acima de 93% m/m. Os biocombust?veis e as blends foram caracterizados pelos ?ndices de acidez e iodo, ponto de fulgor, pela massa espec?fica, pelos teores de enxofre, metanol e ?steres. As estabilidades t?rmica e oxidativa foram avaliadas atrav?s da Termogravimetria (TG), da Calorimetria Explorat?ria Diferencial sob Press?o (P-DSC) pelos m?todos din?mico e isot?rmico, e do Rancimat. As amostras de biodiesel de girassol e soja apresentaram conformidade com as especifica??es estabelecidas pela Resolu??o ANP no 7/2008. O biodiesel de mamona, como esperado, apresentou elevadas massa espec?fica e viscosidade cinem?tica. A adi??o do biodiesel de mamona como antioxidante ao biodiesel de girassol e de soja ? promissora, pois promoveu uma melhora significativa na resist?ncia ? auto-oxida??o e, por conseguinte, na estabilidade oxidativa de ambos. Para as blends estudadas, o aumento da concentra??o de biodiesel de mamona contribuiu para um aumento da massa espec?fica, viscosidade cinem?tica e ponto de fulgor. As blends que apresentaram conformidade ?s exig?ncias da ANP foram ?quelas compreendidas na faixa de 20-40% de biodiesel de mamona adicionado, o que as tornam candidatas ? substituta do diesel f?ssil

O biodiesel é definido como um mono alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa derivado de fontes renováveis tais como óleos vegetais e gorduras animais. Sua importância está associada ao uso como um combustível alternativo para motores do ciclo Diesel. É obtido através da reação de transesterificação nas quais os triacilglicerídeos (óleo ou gordura) reagem com o álcool, em presença de um catalisador ácido ou básico, produzindo ésteres de ácidos graxos e glicerol. Esta transesterificação pode ser por catálise homogênea ou heterogênea, dependendo do tipo de catalisador. O grande desafio da indústria é encontrar os parâmetros ideais desse processo a fim de alcançar um produto e uma rota de produção tecnologicamente eficiente e que seja ambientalmente correta. Nesta dissertação, estudou-se a síntese do biodiesel a partir da transesterificação do óleo de soja por catálises homogênea e heterogênea. Foram realizadas reações de transesterificação por rotas metílica e etílica, empregando os catalisadores homogêneos (hidróxido de potássio e ácido sulfúrico) e heterogêneos [resinas comerciais de troca iônica (Amberlyst 15, Amberlyst 26 e Lewatit VPOC 1800)]. Estudou-se o efeito da variação do tipo e da percentagem de catalisador, razão molar álcool/óleo, temperatura e tempo de reação. As reações foram conduzidas em um reator de vidro, a pressão atmosférica e a conversão foi avaliada pela massa do produto, análises de espectrometria na região do infra-vermelho (FTIR) e de espectrometria de ressonância magnética nuclear de 1H (RMN1H). Na catálise homogênea, observaram-se rendimentos acima de 95 % com 1 % de KOH em todas as proporções metanol/óleo à temperatura ambiente. Com etanol, o máximo atingindo foi de 82 % de ésteres na razão molar 6:1. Na catálise ácida homogênea, os rendimentos foram menores, atingindo o máximo de 81 % de conversão, com 3 % de ácido sulfúrico, razão metanol/óleo 12/1, 50 C, por 3h. Nas reações aplicando as resinas de troca iônica, a melhor condição de reação encontrada foi com a utilização da Amberlyst 26, percentagem molar de 12,5 % (de grupos funcionais da resina em relação ao óleo), obtendo-se 100 % de conversão em ésteres com metanol, por 8 h de reação, a 65 C e agitação 300 rpm. Com a Amberlyst 15, o máximo atingido foi de 13 % de rendimento, utilizando metanol, 50 % de resina, a 65 C e por 8 h. Com a VPOC, não foram obtidos resultados significativos. Estes testes provam a viabilidade do uso da resina de troca iônica básica como um potencial catalisador para a produção de biodiesel. / Biodiesel is defined as a mono alkyl ester of fatty acids of long chain derived from renewable sources such as vegetable oils and animal fats. Its importance is related to the use as an alternative fuel for diesel cycle engines. The biodiesel could be obtained by the transesterification reaction in which triacylglycerides (oil or grease) react with alcohol in the presence of an acid or base catalyst to produce esters of fatty acids and glycerol. Such transesterification can be carried out by homogeneous or heterogeneous catalysis, depending on the type of catalyst. The major challenge is to find the ideal parameters of this process in order to achieve a technologically efficient product and route of production environmentally friendly. In this work, we studied the synthesis of biodiesel from transesterification of soybean oil employing homogeneous or heterogeneous catalyses. Transesterification reactions by methanol and ethanol routes were carried out using the homogeneous catalysts (potassium hydroxide and sulfuric acid) and heterogeneous [ion-exchange commercial resins (Amberlyst 15, Amberlyst 26 and Lewatit VPOC 1800)]. We studied the effect of varying the type and percentage of catalyst, molar ratio alcohol/oil, temperature and reaction time. The reactions were conducted in a glass reactor, atmospheric pressure and the conversion was evaluated by the product mass, analysis of spectrometry in the infrared region (FTIR), and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR). In homogeneous catalysis, yields above 95% with 1% KOH at any ratio methanol/oil at room temperature were achieved. With ethanol, the maximum conversion achieved was 82% ester at a molar ratio of 6:1. In homogeneous acid catalysis, the yields were lower, reaching a maximum of 81% conversion, with 3% sulfuric acid, methanol/oil ratio of 12/1, at 50 C for 3 h. In the reactions where ion exchange resins were applied, the best reaction condition was found with the use of Amberlyst 26, molar percentage of 12.5% (functional groups of the resin in relation to oil), obtaining 100% conversion esters with methanol for 8h-reaction at 65C and agitation at 300 rpm. With Amberlyst 15, the maximum reached was 13% yield, using methanol, 50% resin at 65 C for 8 h. No significant results were obtained with VPOC resin. These results prove the feasibility of using basic ion-exchange resin as a potential catalyst for the production of biodiesel.

O biodiesel é definido como um mono alquil éster de ácidos graxos de cadeia longa derivado de fontes renováveis tais como óleos vegetais e gorduras animais. Sua importância está associada ao uso como um combustível alternativo para motores do ciclo Diesel. É obtido através da reação de transesterificação nas quais os triacilglicerídeos (óleo ou gordura) reagem com o álcool, em presença de um catalisador ácido ou básico, produzindo ésteres de ácidos graxos e glicerol. Esta transesterificação pode ser por catálise homogênea ou heterogênea, dependendo do tipo de catalisador. O grande desafio da indústria é encontrar os parâmetros ideais desse processo a fim de alcançar um produto e uma rota de produção tecnologicamente eficiente e que seja ambientalmente correta. Nesta dissertação, estudou-se a síntese do biodiesel a partir da transesterificação do óleo de soja por catálises homogênea e heterogênea. Foram realizadas reações de transesterificação por rotas metílica e etílica, empregando os catalisadores homogêneos (hidróxido de potássio e ácido sulfúrico) e heterogêneos [resinas comerciais de troca iônica (Amberlyst 15, Amberlyst 26 e Lewatit VPOC 1800)]. Estudou-se o efeito da variação do tipo e da percentagem de catalisador, razão molar álcool/óleo, temperatura e tempo de reação. As reações foram conduzidas em um reator de vidro, a pressão atmosférica e a conversão foi avaliada pela massa do produto, análises de espectrometria na região do infra-vermelho (FTIR) e de espectrometria de ressonância magnética nuclear de 1H (RMN1H). Na catálise homogênea, observaram-se rendimentos acima de 95 % com 1 % de KOH em todas as proporções metanol/óleo à temperatura ambiente. Com etanol, o máximo atingindo foi de 82 % de ésteres na razão molar 6:1. Na catálise ácida homogênea, os rendimentos foram menores, atingindo o máximo de 81 % de conversão, com 3 % de ácido sulfúrico, razão metanol/óleo 12/1, 50 C, por 3h. Nas reações aplicando as resinas de troca iônica, a melhor condição de reação encontrada foi com a utilização da Amberlyst 26, percentagem molar de 12,5 % (de grupos funcionais da resina em relação ao óleo), obtendo-se 100 % de conversão em ésteres com metanol, por 8 h de reação, a 65 C e agitação 300 rpm. Com a Amberlyst 15, o máximo atingido foi de 13 % de rendimento, utilizando metanol, 50 % de resina, a 65 C e por 8 h. Com a VPOC, não foram obtidos resultados significativos. Estes testes provam a viabilidade do uso da resina de troca iônica básica como um potencial catalisador para a produção de biodiesel. / Biodiesel is defined as a mono alkyl ester of fatty acids of long chain derived from renewable sources such as vegetable oils and animal fats. Its importance is related to the use as an alternative fuel for diesel cycle engines. The biodiesel could be obtained by the transesterification reaction in which triacylglycerides (oil or grease) react with alcohol in the presence of an acid or base catalyst to produce esters of fatty acids and glycerol. Such transesterification can be carried out by homogeneous or heterogeneous catalysis, depending on the type of catalyst. The major challenge is to find the ideal parameters of this process in order to achieve a technologically efficient product and route of production environmentally friendly. In this work, we studied the synthesis of biodiesel from transesterification of soybean oil employing homogeneous or heterogeneous catalyses. Transesterification reactions by methanol and ethanol routes were carried out using the homogeneous catalysts (potassium hydroxide and sulfuric acid) and heterogeneous [ion-exchange commercial resins (Amberlyst 15, Amberlyst 26 and Lewatit VPOC 1800)]. We studied the effect of varying the type and percentage of catalyst, molar ratio alcohol/oil, temperature and reaction time. The reactions were conducted in a glass reactor, atmospheric pressure and the conversion was evaluated by the product mass, analysis of spectrometry in the infrared region (FTIR), and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR). In homogeneous catalysis, yields above 95% with 1% KOH at any ratio methanol/oil at room temperature were achieved. With ethanol, the maximum conversion achieved was 82% ester at a molar ratio of 6:1. In homogeneous acid catalysis, the yields were lower, reaching a maximum of 81% conversion, with 3% sulfuric acid, methanol/oil ratio of 12/1, at 50 C for 3 h. In the reactions where ion exchange resins were applied, the best reaction condition was found with the use of Amberlyst 26, molar percentage of 12.5% (functional groups of the resin in relation to oil), obtaining 100% conversion esters with methanol for 8h-reaction at 65C and agitation at 300 rpm. With Amberlyst 15, the maximum reached was 13% yield, using methanol, 50% resin at 65 C for 8 h. No significant results were obtained with VPOC resin. These results prove the feasibility of using basic ion-exchange resin as a potential catalyst for the production of biodiesel.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Estimular o consumo de energias alternativas se traduz num incontestÃvel fator para o desenvolvimento responsÃvel das naÃÃes, objetivando principalmente a preservaÃÃo e a conservaÃÃo do meio ambiente, bem como, as reduÃÃes das alteraÃÃes climÃticas atuais e futuras. A indÃstria de biodiesel representa uma boa opÃÃo de mercado para aproveitamento do Ãleo extraÃdo a partir dos resÃduos gerados pela indÃstria de beneficiamento de peixe. Foram coletadas e extraÃdas o Ãleo de vÃsceras de tilÃpia e deste foram produzidos os biodiesel metÃlico e etÃlico utilizando a reaÃÃo de transesterificaÃÃo alcalina com NaOH. A extraÃÃo a quente indireto mostrou-se satisfatÃrio nas condiÃÃes de: 70 Ã 80ÂC, pressÃo atmosferica, agitaÃÃo mecÃnica constante e 45 minutos. O rendimento mÃdio do processo de extraÃÃo de Ãleo foi de 50,3 Â 3,3% em relaÃÃo a massa das vÃsceras e o rendimento de biodiesel obtido em ambas rotas (etÃlica e metÃlica) foram de 89,5Â0,32% e 96,9Â0,17% respectivamente. Os parÃmetros de especificaÃÃo do biodiesel determinados encontram-se dentro dos limites exigidos pela ANP. O fracionamento de Ãleo/gordura de tilÃpia resultou em duas fraÃÃes distintas com seguintes percentagens: 35,12 Â 0,29% de fraÃÃo sÃlida (estearina) e 64,35 Â 0,02 % de fraÃÃo lÃquida (oleina). Os Ãcidos graxos do Ãleo de vÃsceras de tilÃpia foram quantificados utilizando a tÃcnica de cromatografia gasoso atravÃs dos etil e metil Ãsteres de Ãcidos graxos do biodiesel. Os Ãcidos graxos identificados e quantificados foram: 37,2% de Ãcido olÃico, 12,2% de Ãcido linolÃico, 4,89% de Ãcido palmitoleico, 1,79% de Ãcido linolÃnico e os saturados com 28,6% de Ãcido palmÃtico, 5,76% de Ãcido esteÃrico, 3,57% de Ãcido mirÃstico em quantidade majoritÃrio / Stimulate the consumption of alternative energy translates into an undeniable factor in the development of responsible nations, aiming primarily to preserve and conserve the environment as well as the reductions of climate change the presents and futures. The biodiesel industry is a good option for market exploitation of oil extracted from the waste generated by industry of fish. Were collected and extracted oil from the offal of tilapia and this has been produced biodiesel using ethyl alcohol and the methyl alcohol transesterification reaction with NaOH. The extraction of hot indirect (cooking) was satisfactory conditions: 70 to 80ÂC, atmospheric pressure, constant mechanical agitation and 45 minutes. The average yield of the extraction process of oil was 50, 3 Â 3,3% over the mass of the offal and the yield of biodiesel produced in both routes (ethanol and methanol) were 89,5 Â 0,3% and 96,9 Â 0,2% respectively. The parameters of certain biodiesel specification are within the limits required by the ANP. Fractionation of oil / fat tilapia resulted in two distinct fractions with the following percentages: 35,1 Â 0,3% of solid fraction (stearin) and 64,4 Â 0,0% of liquid fraction (olein). The fatty oil offal of tilapia were quantified using gas chromatography through the ethyl and methyl ester of fatty acids from biodiesel. The oil from fish offal of tilapia consists of the following fatty acids: 37,2% of oleic acid, 12,2% linoleic acid, 4,89% of palmitoleic acid, 1,79% linolenic acid and saturated with 28, 6% palmitic acid, 5,76% stearic acid, 3,57% of myristic acid in quantity majority