Made available in DSpace on 2014-06-12T18:00:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo107_1.pdf: 1426295 bytes, checksum: cf1591c19f3903ecbb68747485c6a3c6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Universidade Federal de Pernambuco / O processo de produção de biodiesel por transesterificação alcalina foi aplicado a triacilgliceróis oriundos de óleos vegetais (óleo de mamona, óleo de girassol, óleo de soja, óleo de algodão, óleo de pinhão manso) e de gorduras de origem animal (sebo de boi e gordura de frango). Os métodos analíticos para a determinação do teor dos contaminantes (metanol, sódio e glicerol) e da pureza do produto foram avaliados de modo a quantificar a sua confiabilidade e posteriormente foram utilizados para analisar o efeito das variáveis do processo sobre o rendimento. Os resultados analíticos sugerem que rendimentos superiores a 90% foram alcançados quando o processo foi realizado a uma temperatura de 60oC, com uma rotação de 400 rpm, empregando a relação molar óleo/álcool de 1:6 e concentração do catalisador de 0,2% (m/m) em relação à massa de óleo. Finalmente, foi realizado um estudo visando correlacionar quantitativamente a composição centesimal do biodiesel com o seu poder calorífico (r > 0,99) e com a viscosidade cinemática (r > 0,99), sendo proposta a determinação experimental do poder calorífico para determinação indireta da pureza. Foi também proposto o emprego da composição centesimal do biodiesel para determinação indireta do seu número de cetano (r > 0,98)

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:35Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7837_1.pdf: 749383 bytes, checksum: 322ec21ffecf39376bc4100c02b7f31e (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / No Semi-Árido do Nordeste do Brasil a produção de biodiesel a partir do óleo de mamona tem recebido grande destaque. Entretanto, além da mamona, existem diversas outras oleaginosas adaptadas ao clima desfavorável da região, tais como o algodão, a oiticica e pinhão manso, cujo potencial ainda precisa de mais pesquisas. Neste trabalho foi realizado um estudo sobre óleos vegetais alternativos para a produção de biodiesel e a otimização do processo de produção de biodiesel a partir do óleo de algodão, em reator batelada. O biodiesel proveniente do óleo de pinhão manso foi obtido em duas etapas, sendo uma esterificação e outra transesterificação, já que o óleo apresentou elevada acidez. A conversão foi de 99,8% e os demais parâmetros de qualidade foram satisfatórios. O desempenho da reação foi medido através de cromatografia gasosa, pela conversão em éster. O biodiesel de oiticica apresentou valores elevados de massa específica e viscosidade cinemática, sendo importante sua mistura com biodiesel de outras oleaginosas. A transesterificação do óleo de algodão foi estudada em diferentes condições, variando-se parâmetros como a temperatura, relação metanol/óleo e quantidade de catalisador. O desempenho da reação foi medido por cromatografia gasosa, pela conversão em éster. Os melhores resultados foram obtidos para as maiores quantidades de catalisador (1%), na relação metanol/óleo (6/1) e temperatura de 40°C. Um modelo matemático quadrático foi elaborado para estimar a conversão em éster a partir da reação do óleo de algodão. As condições ótimas foram usadas na operação de uma planta piloto, em Caetés-PE, e o biodiesel produzido mostrou-se conforme as especificações da Resolução 42 da ANP, com conversão superior a 97 %. Um estudo da cinética do óleo de algodão foi realizado em diferentes condições, variando-se parâmetros como a temperatura, relação metanol/óleo e quantidade de catalisador. Um modelo cinético foi proposto para a reação e a energia de ativação foi estimada a partir da Lei de Arrhenius como sendo de 29,3 kJ.mol-1

Submitted by Amanda Silva (amanda.osilva2@ufpe.br) on 2015-03-04T13:49:21Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Josivan Pedro da Silva .pdf: 2726437 bytes, checksum: 316142a1ac884691e7c982dee8149eb9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-04T13:49:21Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Josivan Pedro da Silva .pdf: 2726437 bytes, checksum: 316142a1ac884691e7c982dee8149eb9 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013 / ANP;PRH / O biodiesel é uma das mais importantes alternativas para o óleo diesel, pois é um combustível limpo que causa menos poluição do que o diesel de petróleo. Para se produzir biodiesel pelo processo convencional, uma planta de biodiesel requer, pelo menos, um reator e uma coluna de destilação. Este trabalho se concentra em um estudo de viabilidade utilizando destilação reativa (DR), a combinação de um reator com uma coluna de destilação em uma única unidade para produzir biodiesel. Utilizando a DR é possível reduzir a quantidade em excesso de álcool utilizado na corrente de alimentação para uma proporção próxima à estequiométrica com relação ao óleo. Isso faz com que menos energia seja necessária diminuindo o esforço e as dimensões dos equipamentos necessários, inclusive no processo posterior de purificação do biodiesel. Utilizando o simulador Aspen Plus® User interface foi possível se desenvolver planejamentos fatoriais para se obter as condições de operação que se aproximem da estequiometria, maximizando a conversão e minimizando a quantidade de álcool juntamente com os produtos, otimizando também as condições hidráulicas da coluna. Por fim, uma análise de viabilidade econômica preliminar foi realizada com a finalidade de se verificar a rentabilidade do processo. Pode-se concluir que a utilização do processo de DR é eficiente e economicamente sustentável.

Na busca por fontes renováveis de energia que visam substituir os recursos petrolíferos, o qual é utilizado como a principal matéria-prima para obter diversos produtos, o etanol e o biodiesel surgem como alternativas sustentáveis, pois são derivados da biomassa, que é renovável. Este trabalho teve por finalidade avaliar as diferentes fases (hidrotalcitas, óxidos mistos e metálicas) dos catalisadores tipo hidróxidos duplos lamelares compostos de MgAl e CaAl, contendo cobre ou não e aplica-los nas reações do etanol e na transesterificação metílica de óleo de soja. As amostras foram preparadas pelo método de coprecipitação contínua em pH constante. Os óxidos foram obtidos após o tratamento térmico. A caracterização das amostras foi realizada através das análises de SBET, TG/DTA, DRX, TPR-H2, TPD-CO2 e TPO/DTA. Nas reações do etanol os catalisadores foram avaliados como: hidrotalcita, óxidos e fase metálica, com a presença do cobre. A faixa de temperatura estudada foi de 250-350 °C. Os resultados mostraram que a presença do cobre no catalisador melhora significativamente a conversão de etanol, a qual passa de valores inferiores a 20% para aproximadamente 100%. Os principais produtos obtidos foram acetaldeído, butanal, acetato de etila, acetona e eteno e como produtos secundários, C3, C4, e éter etílico. As amostras CuMgAl e CuCaAl, com 40% de Cu na composição, apresentaram as maiores conversão de etanol, mesmo quando não calcinadas, indicando que a etapa de tratamento térmico e redução podem ser evitadas para estas amostras. A alta seletividade para desidrogenação foi responsável pela transformação das hidrotalcitas e dos óxidos mistos em fase metálica durante a reação de etanol. Nas reações de transesterificação foram avaliadas as fases hidrotalcita/hidrocalumita, óxidos mistos e puros. A reação foi realizada a 65 °C em reator batelada, com razão molar 9:1 de metanol/óleo, 1% de catalisador, por 4 h. A análise dos produtos foi realizada por espectroscopia no infravermelho (FTIR) e por cromatografia gasosa (GC). Os catalisadores que apresentaram maior eficiência na obtenção dos ésteres metílicos em biodiesel foram C-CaO e C-Ca80Al com rendimentos superiores a 94%. Os resultados demostraram que os catalisadores proporcionam melhor desempenho das reações supracitadas, indicando um excelente sistema a ser aplicado. / The search for renewable energy sources to replace petroleum, which is used as the main raw material to obtain various products, ethanol and biodiesel emerge as sustainable alternatives because they are derived from renewable biomass. The objective of this work was to evaluate the different phases (hydrotalcites, mixed oxides and metallic) of the lamellar hydroxides type catalysts composed of MgAl and CaAl, containing copper or not and apply them in the reactions of ethanol and in the methyl transesterification of soybean oil. Samples were prepared by the continuous coprecipitation method at constant pH. Mixed oxides were obtained after thermal treatment. The solids were characterized by surface area measurements (SBET), XRD, TG/DTA, H2-TPR, TPD-CO2, and TPO/DTA. For the ethanol reactions, the catalysts were evaluated as: hydrotalcite, mixed oxide and metallic phases. The catalytic runs were performed at temperatures from 250 to 350 °C. The results showed that the presence of copper in the catalyst significantly improves the ethanol conversion from below 20% to approximately 100%. The main products obtained were acetaldehyde, butyraldehyde, ethyl acetate, acetone and ethylene and as by-products, C3, C4, ethyl ether. CuMgAl and CuCaAl samples, with 40% Cu in the composition, showed the highest conversion of ethanol, even when uncalcined, indicating that the heat treatment and reduction step can be avoided for this samples. The high selectivity for dehydrogenation was responsible for the transformation of hydrotalcites and mixed oxides in the metallic phase during the ethanol reaction. The transesterification reaction of soybean oil with methanol was performed with hydrotalcite/hydrocalumite and mixed oxide phases. The reaction was carried out at 65 °C in a batch reactor with a 9/1 molar ratio of methanol/oil, a catalyst/oil ratio of 1% (w/w) for 4 h. The products were analyzed by infrared spectroscopy with Fourier Transform (FTIR) and by gas chromatography (GC). The catalysts C-CaO and C-Ca80Al presented the higher conversion into methyl esters, having conversions greater than 94%. The results showed that the catalysts provide better performance of the reactions mentioned above, indicating an excellent system to be applied.

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.

Tese de doutoramento. Engenharia do Ambiente. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Este trabalho apresenta a obtenção de polímeros sintetizados a partir do biodiesel epoxidado do óleo de oliva (EEO) e soja (EES) utilizando anidrido ftálico (PH) como agente reticulante e 2-metil imidazol (2MI) como iniciador. Os materiais utilizados no processo de polimerização foram analisados por ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN ¹H). A síntese foi realizada variando as proporções molares de biodiesel epoxidado (EEO ou EES) e anidrido ftálico, mantendo a fração molar do iniciador 2MI constante. Os polímeros foram caracterizados por cromatografia de permeação em gel (GPC), ressonância magnética nuclear de hidrogênio (RMN ¹H), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC) e análise termogravimétrica (TGA). Os polímeros derivados do óleo de soja apresentaram insolubilidade em clorofórmio, acetona, água, tetrahidrofurano, metanol e dimetilsulfóxido, impossibilitando as análises por GPC e RMN 1H. As massas molares dos polímeros derivados do óleo de oliva foram determinadas por GPC, apresentando valor máximo de 40.000 g.mol-1, e suas estruturas químicas avaliadas por RMN 1H. O estudo cinético da reação de polimerização foi realizado via DSC, determinando parâmetros cinéticos, tais como a energia de ativação, fator pré-exponencial e constante de velocidade, e termodinâmicos, como entalpia de formação (HTotal). Utilizou-se FTIR para caracterizar os grupos funcionais e TGA para avaliar o processo de termodegradação e realizar um novo tipo de tratamento térmico dos materiais obtidos. / This study presents polymers synthesized by using epoxidized biodiesel from olive (EEO) and soybean (ESS) oils, using phthalic anhydride (PH) as crosslinker and 2-methyl imidazole (2MI) as initiator. The materials used in the polymerization reactions were analyzed by nuclear magnetic resonance of hydrogen (¹H NMR). The synthesis was performed by varying the molar ratios of epoxidized biodiesel (EEO or ESS) and phthalic anhydride, keeping the mole fraction of initiator 2MI constant. The polymers were characterized by gel permeation chromatography (GPC), nuclear magnetic resonance of hydrogen (¹H NMR), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The polymers obtained from soybean oil showed insolubility in chloroform, acetone, water, tetrahydrofuran, methanol and dimethyl sulfoxide, precluding the analysis by GPC and ¹H NMR. The molar mass of polymers from olive oil was determined by GPC, with a maximum value of approximately 40.000 g.mol-1, and the chemical structures evaluated by ¹H NMR. The kinetic study of the polymerization reaction was carried out by DSC, determining kinetic parameters, such as the activation energy, pre-exponential factor and velocity rate constant, and thermodynamic as enthalpy of formation (HTotal). The Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) was used to characterize the functional groups. The thermogravimetric analysis (TGA) was used to evaluate the process of thermo-degradation process and additionally a new treat thermally the obtained polymeric materials.

Initially a comprehensive review on the production of biodiesel, as well as different types of catalysts used in the reactions and their respective routes, methyl or ethyl. Also during the review sought to demonstrate the cost effective use of biodiesel in conventional diesel grating, is the low emission of pollutants, is the simple fact is a renewable fuel, since the CO2 emitted during burning is absorbed again for oil seeds during all their lives, returning to produce more oils. Coconut oil had some advantages throughout the study, either by comparison of production between different oils, either because this has a culture that the intercropping system of planting. Leaving for the practice of biodiesel production, the initial step was the characterization of oil, by first determining the saponification number, where it was determined by the average molecular weight of used oil, then determined factors such as acid value, moisture and viscosity of the coconut oil used. After characterization, broke to the creation of 25 full factorial design with replicates, where due to operational problems reactions were carried 56 out of 64. Since the experiments were performed, it was possible to generate a graph comparing the experimental results obtained by the model and target as well as by analysis of variance proved the significance of the model. The analysis of response surfaces generated from the model served as a guide, directing where further work should follow ethanolysis with coconut oil. Finally, the study showed satisfactory results with approximately 100% yield and the determination of significant variables, which are the molar ratio and amount of catalyst as well as in obtaining a model that represents well the study process. / Inicialmente foi realizada uma extensa revisão bibliográfica sobre a produção de biodiesel, assim como os diferentes tipos de catalisadores empregados nas reações e suas respectivas rotas; metílica ou etílica. Ainda durante a revisão procurou-se mostrar o bom custo benefício do uso do biodiesel em ralação ao diesel convencional, seja pela baixa emissão de poluentes, seja pelo simples fato ser um combustível renovável, uma vez que o CO2 emitido durante sua queima é absorvido novamente pelas oleaginosas durante todas as suas vidas, voltando a produzir mais óleos. O óleo de coco apresentou algumas vantagens durante todo o estudo, seja pelos comparativos de produção entre diferentes óleos, seja pelo fato de apresentar um cultivo que permite o sistema consorciado de plantio. Partindo para a prática da produção de biodiesel, o passo inicial foi a caracterização do óleo, determinando o índice de saponificação, onde através dele determinou-se o peso molecular médio do óleo usado, em seguida determinou fatores como índice de acidez, umidade e a viscosidade do óleo de coco usado. Após a caracterização, partiu-se para a realização do planejamento fatorial completo 25 com repetição, onde devido a problemas operacionais foram realizados 56 reações de um total de 64. Uma vez que os experimentos foram realizados, os resultados possibilitaram a geração um gráfico comparativo entre os resultados experimentais e os obtidos pelo modelo alcançado, bem como através da análise de variância comprovou-se a elevada significância do modelo. A análise das superfícies de respostas geradas a partir do modelo serviu de guia, orientandopara onde devem seguir os futuros trabalhos com etanólise do óleo de coco. Por fim, o estudo se mostrou bastante satisfatório com resultados de aproximadamente 100 % de rendimento e a determinação das variáveis significantes, que são a razão molar e a quantidade de catalisador, bem como naobtenção de um modelo que represente bem o processo de estudo.

Na busca por fontes renováveis de energia que visam substituir os recursos petrolíferos, o qual é utilizado como a principal matéria-prima para obter diversos produtos, o etanol e o biodiesel surgem como alternativas sustentáveis, pois são derivados da biomassa, que é renovável. Este trabalho teve por finalidade avaliar as diferentes fases (hidrotalcitas, óxidos mistos e metálicas) dos catalisadores tipo hidróxidos duplos lamelares compostos de MgAl e CaAl, contendo cobre ou não e aplica-los nas reações do etanol e na transesterificação metílica de óleo de soja. As amostras foram preparadas pelo método de coprecipitação contínua em pH constante. Os óxidos foram obtidos após o tratamento térmico. A caracterização das amostras foi realizada através das análises de SBET, TG/DTA, DRX, TPR-H2, TPD-CO2 e TPO/DTA. Nas reações do etanol os catalisadores foram avaliados como: hidrotalcita, óxidos e fase metálica, com a presença do cobre. A faixa de temperatura estudada foi de 250-350 °C. Os resultados mostraram que a presença do cobre no catalisador melhora significativamente a conversão de etanol, a qual passa de valores inferiores a 20% para aproximadamente 100%. Os principais produtos obtidos foram acetaldeído, butanal, acetato de etila, acetona e eteno e como produtos secundários, C3, C4, e éter etílico. As amostras CuMgAl e CuCaAl, com 40% de Cu na composição, apresentaram as maiores conversão de etanol, mesmo quando não calcinadas, indicando que a etapa de tratamento térmico e redução podem ser evitadas para estas amostras. A alta seletividade para desidrogenação foi responsável pela transformação das hidrotalcitas e dos óxidos mistos em fase metálica durante a reação de etanol. Nas reações de transesterificação foram avaliadas as fases hidrotalcita/hidrocalumita, óxidos mistos e puros. A reação foi realizada a 65 °C em reator batelada, com razão molar 9:1 de metanol/óleo, 1% de catalisador, por 4 h. A análise dos produtos foi realizada por espectroscopia no infravermelho (FTIR) e por cromatografia gasosa (GC). Os catalisadores que apresentaram maior eficiência na obtenção dos ésteres metílicos em biodiesel foram C-CaO e C-Ca80Al com rendimentos superiores a 94%. Os resultados demostraram que os catalisadores proporcionam melhor desempenho das reações supracitadas, indicando um excelente sistema a ser aplicado. / The search for renewable energy sources to replace petroleum, which is used as the main raw material to obtain various products, ethanol and biodiesel emerge as sustainable alternatives because they are derived from renewable biomass. The objective of this work was to evaluate the different phases (hydrotalcites, mixed oxides and metallic) of the lamellar hydroxides type catalysts composed of MgAl and CaAl, containing copper or not and apply them in the reactions of ethanol and in the methyl transesterification of soybean oil. Samples were prepared by the continuous coprecipitation method at constant pH. Mixed oxides were obtained after thermal treatment. The solids were characterized by surface area measurements (SBET), XRD, TG/DTA, H2-TPR, TPD-CO2, and TPO/DTA. For the ethanol reactions, the catalysts were evaluated as: hydrotalcite, mixed oxide and metallic phases. The catalytic runs were performed at temperatures from 250 to 350 °C. The results showed that the presence of copper in the catalyst significantly improves the ethanol conversion from below 20% to approximately 100%. The main products obtained were acetaldehyde, butyraldehyde, ethyl acetate, acetone and ethylene and as by-products, C3, C4, ethyl ether. CuMgAl and CuCaAl samples, with 40% Cu in the composition, showed the highest conversion of ethanol, even when uncalcined, indicating that the heat treatment and reduction step can be avoided for this samples. The high selectivity for dehydrogenation was responsible for the transformation of hydrotalcites and mixed oxides in the metallic phase during the ethanol reaction. The transesterification reaction of soybean oil with methanol was performed with hydrotalcite/hydrocalumite and mixed oxide phases. The reaction was carried out at 65 °C in a batch reactor with a 9/1 molar ratio of methanol/oil, a catalyst/oil ratio of 1% (w/w) for 4 h. The products were analyzed by infrared spectroscopy with Fourier Transform (FTIR) and by gas chromatography (GC). The catalysts C-CaO and C-Ca80Al presented the higher conversion into methyl esters, having conversions greater than 94%. The results showed that the catalysts provide better performance of the reactions mentioned above, indicating an excellent system to be applied.

Resumo