Orientador: José Eduardo de Oliveira / Banca: Fabíola Manhas Verbi Pereira / Banca: Rodrigo Sequinel / Resumo: A produção de biodiesel a partir de Óleos e Gorduras Residuais (OGR), óleos brutos e outras matérias-primas com acidez elevada e alto teor de umidade, tem se tornado um desafio para a cadeia produtiva de biodiesel. Neste cenário surge como alternativa a hidroesterificação, processo que envolve duas etapas consecutivas: a hidrólise térmica seguida de esterificação o que permite o uso de qualquer matéria-prima graxa. Neste estudo foi avaliada a produção de biodiesel por hidroesterificação de óleo de palma bruto e de OGR. As reações de hidrólise foram conduzidas em reator de bancada de alta pressão e alta temperatura, utilizando-se planejamento fatorial 24 com ponto central. Para estimar os efeitos mais significativos na conversão percentual dos triacilgliceróis em ácidos graxos na reação de hidrólise, as variáveis avaliadas foram: razão molar água/óleo; temperatura; tempo; e velocidade de agitação. Tanto para óleo de palma como para o OGR, os efeitos mais significativos foram a temperatura e o tempo de reação. As condições ótimas obtidas na reação de hidrólise foram: razão molar água/óleo 100:1; temperatura de 250 °C; tempo de reação de 120 min; e agitação de 700 rpm. Os maiores rendimentos obtidos foram para o óleo de palma bruto 86,4% de ácidos graxos, enquanto para o OGR 95,7%. A conversão de ácidos graxos em ésteres metílicos para o óleo de palma bruto foi de 99,1% e para o OGR 98,0%. O processo de hidroesterificação é uma alternativa viável e sustentável na produção de bio... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The biodiesel production from waste cooking oil (WCO), crude oils and other raw materials with high acidity and low content of moisture has become a challenge for the supply chain of biodiesel. Therefore, an alternative to this scenario is the hydroesterification, process that involves two consecutive steps, hydrolyze followed by esterification, that allows the use of any raw fat material. In this study, was investigate the biodiesel production by hydroesterification of the crude palm oil and WCO. The reactions were conducted in a reactor of high pressure and temperature, using a 24 with central point design of experiment. To estimate the most significant effects on the conversion of triacylglycerides of free fatty acids in hydrolyze reaction, the variable water/oil molar ratio; temperature; time and; agitation were analyzed. The most significant effects for hydrolysis where temperature and time. The conditions of the process evaluated as excellent were, 100:1 water/oil molar ratio, 250 °C, 120 min and 700 RPM. In terms of conversion, the best result for palm oil was 86,4% of free fatty acids and for WCO 95,7%. The conversion of fatty acids to methyl ester was 99,1% of the crude palm oil and 98,0% for the WCO. The results of this study showed the hydroesterification process as a viable and sustainable alternative to production of biodiesel, since it facilitates the use of low added value raw materials and recycling of waste oils and fats. Likewise, the process contributes not... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Submitted by LETICIA KAREN DOS SANTOS null (leticiaksantos@yahoo.com) on 2016-06-28T18:11:51Z No. of bitstreams: 1 Letícia_Dissertação.pdf: 3396409 bytes, checksum: 6fcb8261f964fb6c84ed2b04f91ef330 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-29T14:56:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_lk_me_araiq.pdf: 3396409 bytes, checksum: 6fcb8261f964fb6c84ed2b04f91ef330 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-29T14:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_lk_me_araiq.pdf: 3396409 bytes, checksum: 6fcb8261f964fb6c84ed2b04f91ef330 (MD5) Previous issue date: 2016-06-10 / Fundação para o Desenvolvimento da UNESP (FUNDUNESP) / A produção de biodiesel a partir de Óleos e Gorduras Residuais (OGR), óleos brutos e outras matérias-primas com acidez elevada e alto teor de umidade, tem se tornado um desafio para a cadeia produtiva de biodiesel. Neste cenário surge como alternativa a hidroesterificação, processo que envolve duas etapas consecutivas: a hidrólise térmica seguida de esterificação o que permite o uso de qualquer matéria-prima graxa. Neste estudo foi avaliada a produção de biodiesel por hidroesterificação de óleo de palma bruto e de OGR. As reações de hidrólise foram conduzidas em reator de bancada de alta pressão e alta temperatura, utilizando-se planejamento fatorial 24 com ponto central. Para estimar os efeitos mais significativos na conversão percentual dos triacilgliceróis em ácidos graxos na reação de hidrólise, as variáveis avaliadas foram: razão molar água/óleo; temperatura; tempo; e velocidade de agitação. Tanto para óleo de palma como para o OGR, os efeitos mais significativos foram a temperatura e o tempo de reação. As condições ótimas obtidas na reação de hidrólise foram: razão molar água/óleo 100:1; temperatura de 250 °C; tempo de reação de 120 min; e agitação de 700 rpm. Os maiores rendimentos obtidos foram para o óleo de palma bruto 86,4% de ácidos graxos, enquanto para o OGR 95,7%. A conversão de ácidos graxos em ésteres metílicos para o óleo de palma bruto foi de 99,1% e para o OGR 98,0%. O processo de hidroesterificação é uma alternativa viável e sustentável na produção de biodiesel, pois favorece o uso de matérias-primas com baixo valor agregado e o reaproveitamento de óleos e gorduras residuais. Desta forma, o processo contribui não apenas na diminuição do efeito estufa e na redução de gases tóxicos na atmosfera, mas gera impactos positivos na matriz energética brasileira, menor impacto ambiental e atinge a dimensão social. / The biodiesel production from waste cooking oil (WCO), crude oils and other raw materials with high acidity and low content of moisture has become a challenge for the supply chain of biodiesel. Therefore, an alternative to this scenario is the hydroesterification, process that involves two consecutive steps, hydrolyze followed by esterification, that allows the use of any raw fat material. In this study, was investigate the biodiesel production by hydroesterification of the crude palm oil and WCO. The reactions were conducted in a reactor of high pressure and temperature, using a 24 with central point design of experiment. To estimate the most significant effects on the conversion of triacylglycerides of free fatty acids in hydrolyze reaction, the variable water/oil molar ratio; temperature; time and; agitation were analyzed. The most significant effects for hydrolysis where temperature and time. The conditions of the process evaluated as excellent were, 100:1 water/oil molar ratio, 250 °C, 120 min and 700 RPM. In terms of conversion, the best result for palm oil was 86,4% of free fatty acids and for WCO 95,7%. The conversion of fatty acids to methyl ester was 99,1% of the crude palm oil and 98,0% for the WCO. The results of this study showed the hydroesterification process as a viable and sustainable alternative to production of biodiesel, since it facilitates the use of low added value raw materials and recycling of waste oils and fats. Likewise, the process contributes not only to the reduction of the greenhouse effect and toxic gases in the atmosphere, but also generates positive impacts in the Brazilian energy matrix, lower environmental impact and affects the social dimension.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-06-06T12:27:05Z No. of bitstreams: 1 ALBERTO BRANDÃO TORRES NETO - TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 1786888 bytes, checksum: d93a46d60c6d2323451d80eaecb9a9f7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-06T12:27:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ALBERTO BRANDÃO TORRES NETO - TESE (PPGEQ) 2015.pdf: 1786888 bytes, checksum: d93a46d60c6d2323451d80eaecb9a9f7 (MD5) Previous issue date: 2015-04-30 / Capes / A busca por alternativas à produção de etanol para atender a atual demanda faz surgir como matérias-primas alternativas ao caldo de cana-de-açúcar (etanol de 1ª geração), os materiais lignocelulósicos (etanol de 2ª geração), que apresentam em sua composição celulose, hemicelulose e lignina que podem ser convertidos, por meio de processos químicos e bioquímicos (hidrólises ácida e enzimática) em açúcares fermentáveis e, posteriormente, nesse biocombustível. Como material lignocelulósico surge-se a palma forrageira, uma cultura amplamente difundida, de fácil manejo e cultivada em todos os períodos do ano. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi estudar os processos de hidrólises ácida/enzimática da palma forrageira para a sacarificação da celulose visando a produção de etanol, caracterizando-a físico-quimicamente/morfologicamente, além de realizar os processos químicos e bioquímicos da conversão da celulose, como também da hemicelulose em açúcares diretamente fermentáveis, verificando, por meio da metodologia de planejamento experimental, a influência das variáveis temperatura, concentração de ácido sulfúrico e relação massa seca de palma/ácido (hidrólise ácida) sobre concentração de glicose, como também a carga enzimática, bem como a relação massa seca de palma/extrato (hidrólise enzimática) sobre o rendimento de conversão da celulose em glicose, finalizando com a fermentação do licor hidrolisado obtido nas melhores condições do planejamento, determinando assim, os parâmetros do processo. Os resultados obtidos mostraram que a palma apresenta uma boa composição de celulose (37,34%) comparada a outros materiais estudados e baixos teores de hemicelulose (10,88%) e lignina (3,36%), dispensando-se assim, a realização de um pré-tratamento à hidrólise deste material. Os baixos teores de hemicelulose e lignina também puderam ser verificados por meio da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) que demonstraram um grau de desordem acentuado para a palma forrageira. Os modelos estatísticos obtidos para as hidrólises ácida/enzimática foram estatisticamente significativos ao nível de 95% de confiança, mostrando que, para hidrólise ácida, aumentando-se a concentração de ácido, diminuindo-se a relação massa seca de palma/ácido obtém-se concentrações de glicose no licor acima de 7500 mg/L, enquanto para a hidrólise enzimática, aumentando-se a carga enzimática e diminuindo-se a relação massa seca de palma/extrato obtém-se rendimentos de conversão maiores que 60%. Os parâmetros fermentativos do hidrolisado calculados mostraram que a palma forrageira apresenta-se como fonte potencial à produção de etanol, com conversão dos açúcares fermentáveis em torno de 98%. / The pursuit for alternatives to ethanol production in order to meet the current demand raises as raw materials, besides the sugarcane broth (first generation ethanol), the lignocellulosic materials (second generation ethanol), which have in their composition cellulose, hemicellulose and lignin, that through chemicals and biochemical processes (acid and enzymatic hydrolysis) can be converted into fermentable sugar and, after, into biofuel. As an example the lignocellulosic material, there is the cactus pear, with a widespread cropping of easy handling and cultivated in all periods of the year. Therefore, the main goal of this paper was to study the cactus pear process of acid/enzymatic hydrolysis for cellulose saccharification aiming ethanol production, characterizing it physic chemically and morphologically, besides perform chemical and biochemical processes of cellulose conversion, as well for the hemicelulose into directly fermentable sugars, verifying by the experimental design, the influence of the variables: temperature and sulfuric acid concentrations and the relation dry mass of cactus pear/acid concentration (acid hydrolysis) over the glucose concentration. It was also studied the enzyme load and the relation dry mass of cactus pear/extract (enzymatic hydrolysis) over the conversion of cellulose into glucose efficiency, ending with the fermentation of the hydrolyzed liquor, gathered in the best experimental design conditions, setting then the process parameters. The results indicated that the cactus pear presents a considerable cellulose content (37.34%) compared to other studied sources and low contents of hemicellulose (10.88%) and lignin (3.36%), dismissing the execution of a pre-treatment in this material. The low contents of hemicellulose and lignin also were verified by the Scanning Electron Microscopy (SEM), which shows a high disorder level for the cactus pear. The statistic models obtained for the acid and enzymatic hydrolysis were statically significant with 95% reliability. The results showed that, for the acid hydrolysis, raising the acid concentration and lowering the relation dry mass of cactus pear/acid it is obtained glucose concentrations in the liquor above 7500 mg/L, while for the enzymatic hydrolysis, raising de enzymatic load and lowering the relation dry mass of cactus pear/extract it is obtained conversion. efficiency above 60%. The hydrolyzate fermentation parameters calculated showed that cactus pear presents itself as a potential source for ethanol production, with conversion of fermentable sugars around 98%.

The increase of coconut water consume has led to a greater amount of residues which in turns is calling researchers attention on how to reuse them. Due to the features, the green coconut fiber shows itself as one more alternative to the development and production of ethanol 2G, as well as being a good option for the reuse of this agro industrial residue. Currently, the enzymatic hydrolyze is seen as one of the most attractive option to convert cellulose in glucose. However, because of the recalcitrant nature of the varieties of biomass existing, the enzymatic hydrolyze becomes inefficient, demanding a pretreatment of the lignocellulose material. This paper shows a study focusing on two different chemical pretreatments with the green coconut fiber, the first using acid and the second using alkaline; aiming to evaluate the sugar amount consequently liberated in the liquid fraction of the solution used to obtain ethanol of second generation. The tests were made in autoclave at 121ºC and 1 atm, varying the concentration of the reagent (from 0.5 to 10%), sulfuric acid and hydroxide of sodium, and the time reaction (20, 40 and 60 minutes). The greater sugar amount liberation occurred during the alkaline pretreatment at 5% and 40 minutes, showing an average concentration of 44.72 g/100g of non-treated fiber. In the test of fermentation capacity with the pretreated juice, two yeasts were used, Saccharomyces cerevisiae and Pichia stipitis, in which was observed success in the fermentation process whose experiments were developed by using 0 and 5% of sulfuric acid, both inoculated with the yeast Pichia stipitis. The hydrolysis results, together with the chemical analysis of the pretreated biomass have confirmed the alkaline pretreatment as the best working condition. The best result obtained was an enzymatic conversion of 87% and an overall yield of 22.34 g/ 100g of fresh fiber. The fermentation of the hydrolyzed one was promoted using Saccharomyces cerevisiae during the period of 9 hours, which showed a concentration of ethanol and an fermentative yield, on average, 5,90 g/L e 90,42%, respectively. The feasibility production study found that it is possible to produce 39 liters of ethanol for each ton of residue of green coconut husk. / O aumento do consumo da água de coco leva a uma maior geração de resíduos, os quais vêm merecendo atenção de pesquisadores para o aproveitamento desta biomassa. Devido a suas características, a fibra da casca do coco verde se apresenta como mais uma alternativa para o desenvolvimento e produção do etanol 2G, além de ser uma opção de aproveitamento deste resíduo agroindustrial. Atualmente, a hidrólise enzimática é vista como uma das rotas mais atrativas para converter celulose em glicose. Porém, devido à natureza recalcitrante das variedades de biomassa, a hidrólise enzimática se torna ineficiente, fazendo-se necessário o pré-tratamento deste material lignocelulósico. O trabalho estuda dois tipos de pré-tratamento químico, ácido e alcalino, na fibra da casca do coco verde a fim de avaliar a quantidade de açúcares liberados na fração líquida da solução para a obtenção de etanol de segunda geração. Os ensaios foram realizados em autoclave a 121ºC e 1atm, variando-se a concentração do reagente (0, 5 e 10%), ácido sulfúrico e hidróxido de sódio, e o tempo de reação (20, 40 e 60 min). A maior liberação de açúcares redutores ocorreu no pré-tratamento alcalino, com 5% e 40 min, apresentando concentração média de 44,72 g/100 g de fibra não tratada. No teste de capacidade fermentativa com o caldo pré-tratado, foram utilizados dois tipos de leveduras, a Saccharomyces cerevisiae e a Pichia stipitis, onde se observou êxito na fermentação nos experimentos com 0 e 5% de ácido sulfúrico, ambos inoculados com a levedura Pichia stipitis. A hidrólise enzimática foi realizada com a fração sólida do material pré-tratado, utilizando a enzima comercial Accellerase 1500, com 1 % de carga de sólidos. Os resultados de hidrólise, juntamente com a caracterização química da biomassa pré-tratada, confirmaram o pré-tratamento alcalino como a melhor condição de trabalho. O melhor resultado obtido foi conversão enzimática de 87% e rendimento global de 22,34 g/100g de fibra in natura. A fermentação do hidrolisado foi promovida usando leveduras Saccharomyces cerevisiae, durante o período de 9 horas, a qual apresentou concentração de etanol e rendimento fermentativo, em média, 5,90 g/L e 90,42%, respectivamente. O estudo de viabilidade de produção constatou que é possível produzir 39 litros de etanol para cada tonelada da casca do coco verde.

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