O biodiesel substituto renovável do diesel convencional é quimicamente definido como ésteres monoalquílicos de ácidos graxos derivados de óleos vegetais e gorduras animais. O processo mais empregado para a sua produção é a transesterificação em meio alcalino. Este processo consiste em uma reação química na qual óleos vegetais e/ou gorduras animais reagem com um álcool de cadeia curta utilizando catalisador alcalino (usualmente hidróxido de potássio e metilato de sódio) resultando na mistura de ésteres monoalquílicos (biodiesel) e glicerina. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho dos catalisadores alcalinos: metilato de sódio e hidróxido de potássio na produção de biodiesel pela rota metílica utilizando óleo de soja como fonte de triglicerídeo. A avaliação foi dividida em 3 partes: 1- Técnica: Qualidade do biodiesel, da glicerina gerada e a eficiência da conversão de óleo de soja em biodiesel. 2- Econômica: Custo de produção global do biodiesel. 3- Ambiental: Geração de resíduo quantitativa e qualitativa. A metodologia consistiu em realizar 3 bateladas com cada catalisador em um reator de vidro tipo batelada de 2.000 mL com circulação externa de água. Foi utilizado o mesmo óleo de soja refinado, metanol, procedimento experimental e metodologia analítica. Os resultados demonstraram que o catalisador metilato de sódio apresentou eficiência 4,8% superior ao hidróxido de potássio na conversão de óleo de soja em biodiesel, o custo de produção global teve redução de 3,2% (R$ 0,080/Kg de biodiesel produzido) e a geração de resíduo em volume foi reduzida em 9,8%. Ambos catalisadores apresentaram resultados dentro da especificação da resolução ANP no42. Estes resultados demonstram a grande vantagem do metilato de sódio frente ao hidróxido de sódio e exalta a importância da escolha do catalisador que oferece o melhor desempenho que é fundamental para a viabilidade técnica, financeira e ambiental do Programa Nacional de Produção de Biodiesel (PNPB). / Biodiesel is a renewable alternative to petroleum diesel fuel and is chemically defined as mono-alkyl esters of fatty acid derived of vegetable oils and animal fat. The most commonly used process in its production is alkaline transesterification. This process consists in a chemical reaction in which vegetable oil and/or animal fats react with a short chain alcohol, using an alkaline catalyst (usually potassium hydroxide and sodium methylate), resulting in a mixture of mono- alkyl esters (biodiesel) and glycerin. The objective of the present research is to evaluate the performance of alkaline catalysts: sodium methylate and potassium hydroxide in the production of biodiesel by the methylic route, using soybean as a triglyceride source. The evaluation was divided in 3 parts: 1 - Technical: biodiesel quality, generated glycerin quality and the soybean oil to biodiesel conversion efficiency. 2 - Economical: Biodiesel\'s global production cost. 3 - Environmental: Quantitative and qualitative waste generation. The methodology consisted in carrying through 3 (three) batches with each catalyst in a 2.000 mL batch type glass reactor with external water circulation. The same refined soybean, methanol, experimental procedure and analytical methodology were used. The results demonstrated that the sodium methylate catalyst presented an efficiency 4,8% higher than potassium hydroxide in the conversion of soybean into biodiesel, that the global production cost had a 3,2% reduction (R$ 0.08/Kg of produced biodiesel) and that waste generation in volume was reduced in 9,8%. Both catalysts presented results, within the specification of ANP no42 Ordinance. These results demonstrate the great advantage of sodium methylate in comparison to potassium hydroxide and exalts the importance of chossing the catalyst that offers the best performance that is necessary for the technical, financial and environmental viability of the National Biodiesel Production Program.

O biodiesel substituto renovável do diesel convencional é quimicamente definido como ésteres monoalquílicos de ácidos graxos derivados de óleos vegetais e gorduras animais. O processo mais empregado para a sua produção é a transesterificação em meio alcalino. Este processo consiste em uma reação química na qual óleos vegetais e/ou gorduras animais reagem com um álcool de cadeia curta utilizando catalisador alcalino (usualmente hidróxido de potássio e metilato de sódio) resultando na mistura de ésteres monoalquílicos (biodiesel) e glicerina. O presente trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho dos catalisadores alcalinos: metilato de sódio e hidróxido de potássio na produção de biodiesel pela rota metílica utilizando óleo de soja como fonte de triglicerídeo. A avaliação foi dividida em 3 partes: 1- Técnica: Qualidade do biodiesel, da glicerina gerada e a eficiência da conversão de óleo de soja em biodiesel. 2- Econômica: Custo de produção global do biodiesel. 3- Ambiental: Geração de resíduo quantitativa e qualitativa. A metodologia consistiu em realizar 3 bateladas com cada catalisador em um reator de vidro tipo batelada de 2.000 mL com circulação externa de água. Foi utilizado o mesmo óleo de soja refinado, metanol, procedimento experimental e metodologia analítica. Os resultados demonstraram que o catalisador metilato de sódio apresentou eficiência 4,8% superior ao hidróxido de potássio na conversão de óleo de soja em biodiesel, o custo de produção global teve redução de 3,2% (R$ 0,080/Kg de biodiesel produzido) e a geração de resíduo em volume foi reduzida em 9,8%. Ambos catalisadores apresentaram resultados dentro da especificação da resolução ANP no42. Estes resultados demonstram a grande vantagem do metilato de sódio frente ao hidróxido de sódio e exalta a importância da escolha do catalisador que oferece o melhor desempenho que é fundamental para a viabilidade técnica, financeira e ambiental do Programa Nacional de Produção de Biodiesel (PNPB). / Biodiesel is a renewable alternative to petroleum diesel fuel and is chemically defined as mono-alkyl esters of fatty acid derived of vegetable oils and animal fat. The most commonly used process in its production is alkaline transesterification. This process consists in a chemical reaction in which vegetable oil and/or animal fats react with a short chain alcohol, using an alkaline catalyst (usually potassium hydroxide and sodium methylate), resulting in a mixture of mono- alkyl esters (biodiesel) and glycerin. The objective of the present research is to evaluate the performance of alkaline catalysts: sodium methylate and potassium hydroxide in the production of biodiesel by the methylic route, using soybean as a triglyceride source. The evaluation was divided in 3 parts: 1 - Technical: biodiesel quality, generated glycerin quality and the soybean oil to biodiesel conversion efficiency. 2 - Economical: Biodiesel\'s global production cost. 3 - Environmental: Quantitative and qualitative waste generation. The methodology consisted in carrying through 3 (three) batches with each catalyst in a 2.000 mL batch type glass reactor with external water circulation. The same refined soybean, methanol, experimental procedure and analytical methodology were used. The results demonstrated that the sodium methylate catalyst presented an efficiency 4,8% higher than potassium hydroxide in the conversion of soybean into biodiesel, that the global production cost had a 3,2% reduction (R$ 0.08/Kg of produced biodiesel) and that waste generation in volume was reduced in 9,8%. Both catalysts presented results, within the specification of ANP no42 Ordinance. These results demonstrate the great advantage of sodium methylate in comparison to potassium hydroxide and exalts the importance of chossing the catalyst that offers the best performance that is necessary for the technical, financial and environmental viability of the National Biodiesel Production Program.

Neste trabalho foram sintetizados ésteres etílicos do óleo de babaçu através da catálise alcalina em meio homogêneo. O planejamento de experimentos foi utilizado como ferramenta de otimização e também na identificação dos principais fatores que influenciam nas conversões em ésteres etílicos. As reações de transesterificação foram realizadas através de duas metodologias de processo - a tradicional com agitação mecânica e a promovida por ondas ultrassônicas. A espectrometria de ressonância magnética nuclear foi utilizada na quantificação das conversões de todos os experimentos e a análise termogravimétrica foi empregada na determinação da pureza dos ésteres etílicos e do principal subproduto da reação - o glicerol. Matrizes ortogonais de Taguchi foram utilizadas para o desenvolvimento deste estudo. Os fatores independentes avaliados na transesterificação tradicional foram: razão molar etanol/óleo, temperatura, turbulência, razão ponderal catalisador/óleo, tempo e os tipos de catalisadores mais comumente empregados (NaOH e KOH). Os ensaios envolvendo a transesterificação clássica foram realizados sob atmosfera de nitrogênio e também sob atmosfera normal. Com o método sonoquímico foram avaliados os fatores: razão molar, tempo, razão ponderal catalisador/óleo e tipo de catalisador. O delineamento experimental mostrou que o principal fator a influenciar nas conversões em ésteres etílicos com ambos os métodos é a razão molar. Destaca-se ainda na transesterificação alcalina tradicional, a influência das interações entre a temperatura e o tempo, mostrando que melhores conversões são obtidas com temperaturas próximas a ambiente (27 a 30ºC). De acordo com o modelo obtido através do delineamento experimental, conversões superiores a 99% são obtidas quando a razão estequiométrica é ajustada em 6:1, utilizando-se 1,0% de KOH, sob agitação mecânica a 400rpm durante 60min. A influência da atmosfera de nitrogênio mostrou-se pouco significativa para a reação e conversões semelhantes foram obtidas com atmosfera normal. A transesterificação alcalina assistida por ondas ultrassônicas apresentou os melhores resultados em relação ao tempo de reação e de separação entre as fases glicerínica e de ésteres etílicos. O modelo experimental mostrou que conversões superiores a 99% podem ser obtidas em 10 minutos ajustando as variáveis independentes nos seguintes valores: razão estequiométrica em 6:1 com 1,0% de KOH. Em ambos os métodos o catalisador KOH mostrou-se superior ao NaOH, especialmente durante as etapas de purificação. A estratégia de purificação dos ésteres etílicos adotada consistiu na utilização de um solvente (hexano) e lavagens com HCl 0,1 mol.L-1 que foi otimizada para 12,5% de solução em relação ao peso de ésteres obtidos, coletados logo após a separação de fases. O rendimento mássico obtido com o modelo experimental, após procedimentos de lavagens mencionados, foi de 94,59%. O trabalho demonstrou que o processo de obtenção de biodiesel de babaçu apresenta ótimos rendimentos desde que os parâmetros de reação sejam otimizados. A sonoquímica mostrou-se potencialmente promissora para obtenção de elevadas conversões em curtos intervalos de tempo. / In this work ethyl esters of babassu oil were synthesized by alkaline catalysis in homogeneous medium. The experimental design was used as a tool for optimization of the transesterification reaction and also in identifying key factors influencing the conversion into ethyl esters. The transesterification reactions were performed using two methods of process - the traditional mechanical agitation and agitation promoted by sound waves. The nuclear magnetic resonance spectroscopy was used to quantify the conversion of all reactions of transesterification and thermogravimetric analysis was used to determine the purity of ethyl esters and the main byproduct of the reaction - the glycerol. Taguchi orthogonal arrays were used to develop this study. The independent factors evaluated in the transesterification traditional were: molar ratio ethanol / oil, temperature, stirring speed, weight ratio catalyst / oil, time and the types of most commonly used catalysts (NaOH and KOH). The classical experiments involving the transesterification were performed under nitrogen atmosphere and also under normal atmosphere. With the sonochemical method were evaluated the following factors: molar ratio, time, weight ratio catalyst / oil and type of catalyst. The experiment showed that the main factor influencing the conversion into ethyl esters in both methods is the molar ratio. The best conversion results were obtained with twice the stoichiometric quantity. Also noteworthy in the traditional alkaline transesterification is the influence of interactions between temperature and time, showing that the best conversions are obtained with temperatures close to ambient (30°C) in 60 minutes. According to the model obtained by the experimental design, conversions above 99% are obtained when the stoichiometric ratio is set at 6:1, with 1.0% KOH, under stirring at 400 rpm. The influence of nitrogen atmosphere was less significant for the reaction and similar conversions were obtained with normal atmosphere. Alkaline transesterification assisted by sound waves produced the best results with respect to time of reaction and phase separation of glycerin and ethyl esters. The experimental model showed that conversions above 99% can be obtained in 10 minutes by adjusting the independent variables in the following values: in the stoichiometric ratio 6:1 with 1.0% KOH. In both methods the KOH catalyst was superior to NaOH, influence also noted during the purification steps. Experimentally it was found that the formation of emulsions and gels are more frequent with the use of the sodium hydroxide catalyst. The strategy for purification of ethyl esters adopted was the use of a solvent (hexane) and washing with HCl 0.1 mol.L- 1 that was optimized for 12.5% solution by weight of esters obtained, collected just after phase separation. The mass yield obtained with the experimental model, after washing procedures mentioned, was 94.59%. The study showed that the process of obtaining babassu biodiesel has good yields since the reaction parameters are optimized. The sonochemical proved to be potentially promising for achieving high yields in short time, which might be an excellent route for production aiming to meet the high market demands.

Neste trabalho foram sintetizados ésteres etílicos do óleo de babaçu através da catálise alcalina em meio homogêneo. O planejamento de experimentos foi utilizado como ferramenta de otimização e também na identificação dos principais fatores que influenciam nas conversões em ésteres etílicos. As reações de transesterificação foram realizadas através de duas metodologias de processo - a tradicional com agitação mecânica e a promovida por ondas ultrassônicas. A espectrometria de ressonância magnética nuclear foi utilizada na quantificação das conversões de todos os experimentos e a análise termogravimétrica foi empregada na determinação da pureza dos ésteres etílicos e do principal subproduto da reação - o glicerol. Matrizes ortogonais de Taguchi foram utilizadas para o desenvolvimento deste estudo. Os fatores independentes avaliados na transesterificação tradicional foram: razão molar etanol/óleo, temperatura, turbulência, razão ponderal catalisador/óleo, tempo e os tipos de catalisadores mais comumente empregados (NaOH e KOH). Os ensaios envolvendo a transesterificação clássica foram realizados sob atmosfera de nitrogênio e também sob atmosfera normal. Com o método sonoquímico foram avaliados os fatores: razão molar, tempo, razão ponderal catalisador/óleo e tipo de catalisador. O delineamento experimental mostrou que o principal fator a influenciar nas conversões em ésteres etílicos com ambos os métodos é a razão molar. Destaca-se ainda na transesterificação alcalina tradicional, a influência das interações entre a temperatura e o tempo, mostrando que melhores conversões são obtidas com temperaturas próximas a ambiente (27 a 30ºC). De acordo com o modelo obtido através do delineamento experimental, conversões superiores a 99% são obtidas quando a razão estequiométrica é ajustada em 6:1, utilizando-se 1,0% de KOH, sob agitação mecânica a 400rpm durante 60min. A influência da atmosfera de nitrogênio mostrou-se pouco significativa para a reação e conversões semelhantes foram obtidas com atmosfera normal. A transesterificação alcalina assistida por ondas ultrassônicas apresentou os melhores resultados em relação ao tempo de reação e de separação entre as fases glicerínica e de ésteres etílicos. O modelo experimental mostrou que conversões superiores a 99% podem ser obtidas em 10 minutos ajustando as variáveis independentes nos seguintes valores: razão estequiométrica em 6:1 com 1,0% de KOH. Em ambos os métodos o catalisador KOH mostrou-se superior ao NaOH, especialmente durante as etapas de purificação. A estratégia de purificação dos ésteres etílicos adotada consistiu na utilização de um solvente (hexano) e lavagens com HCl 0,1 mol.L-1 que foi otimizada para 12,5% de solução em relação ao peso de ésteres obtidos, coletados logo após a separação de fases. O rendimento mássico obtido com o modelo experimental, após procedimentos de lavagens mencionados, foi de 94,59%. O trabalho demonstrou que o processo de obtenção de biodiesel de babaçu apresenta ótimos rendimentos desde que os parâmetros de reação sejam otimizados. A sonoquímica mostrou-se potencialmente promissora para obtenção de elevadas conversões em curtos intervalos de tempo. / In this work ethyl esters of babassu oil were synthesized by alkaline catalysis in homogeneous medium. The experimental design was used as a tool for optimization of the transesterification reaction and also in identifying key factors influencing the conversion into ethyl esters. The transesterification reactions were performed using two methods of process - the traditional mechanical agitation and agitation promoted by sound waves. The nuclear magnetic resonance spectroscopy was used to quantify the conversion of all reactions of transesterification and thermogravimetric analysis was used to determine the purity of ethyl esters and the main byproduct of the reaction - the glycerol. Taguchi orthogonal arrays were used to develop this study. The independent factors evaluated in the transesterification traditional were: molar ratio ethanol / oil, temperature, stirring speed, weight ratio catalyst / oil, time and the types of most commonly used catalysts (NaOH and KOH). The classical experiments involving the transesterification were performed under nitrogen atmosphere and also under normal atmosphere. With the sonochemical method were evaluated the following factors: molar ratio, time, weight ratio catalyst / oil and type of catalyst. The experiment showed that the main factor influencing the conversion into ethyl esters in both methods is the molar ratio. The best conversion results were obtained with twice the stoichiometric quantity. Also noteworthy in the traditional alkaline transesterification is the influence of interactions between temperature and time, showing that the best conversions are obtained with temperatures close to ambient (30°C) in 60 minutes. According to the model obtained by the experimental design, conversions above 99% are obtained when the stoichiometric ratio is set at 6:1, with 1.0% KOH, under stirring at 400 rpm. The influence of nitrogen atmosphere was less significant for the reaction and similar conversions were obtained with normal atmosphere. Alkaline transesterification assisted by sound waves produced the best results with respect to time of reaction and phase separation of glycerin and ethyl esters. The experimental model showed that conversions above 99% can be obtained in 10 minutes by adjusting the independent variables in the following values: in the stoichiometric ratio 6:1 with 1.0% KOH. In both methods the KOH catalyst was superior to NaOH, influence also noted during the purification steps. Experimentally it was found that the formation of emulsions and gels are more frequent with the use of the sodium hydroxide catalyst. The strategy for purification of ethyl esters adopted was the use of a solvent (hexane) and washing with HCl 0.1 mol.L- 1 that was optimized for 12.5% solution by weight of esters obtained, collected just after phase separation. The mass yield obtained with the experimental model, after washing procedures mentioned, was 94.59%. The study showed that the process of obtaining babassu biodiesel has good yields since the reaction parameters are optimized. The sonochemical proved to be potentially promising for achieving high yields in short time, which might be an excellent route for production aiming to meet the high market demands.