Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A produÃÃo de biodiesel por reaÃÃo de transesterificaÃÃo à realizada geralmente usando Ãleos com baixo Ãndice de acidez, restringindo o mÃtodo ao uso de uma pequena variedade de Ãleos vegetais. MatÃrias primas com elevado Ãndice de acidez podem ser utilizadas como rota alternativa para a produÃÃo de biodiesel. O objetivo desta dissertaÃÃo foi produzir Ãcidos graxos a partir de Ãleos residuais (com percentual de Ãcidos graxos superior a 1%) por saponificaÃÃo assistida por ultrassom, seguida por hidrÃlise Ãcida. A aplicaÃÃo de ondas ultrassÃnicas teve o intuito de acelerar o processo de produÃÃo de Ãcidos graxos, diminuindo o tempo da reaÃÃo de saponificaÃÃo. Os Ãcidos graxos foram produzidos a partir do Ãleo de fritura de palma e do Ãleo de peixe por reaÃÃo de saponificaÃÃo assistida por ultrassom seguida de hidrÃlise Ãcida. Um planejamento experimental foi realizado para avaliar as condiÃÃes operacionais razÃo molar Ãlcool:Ãleo, concentraÃÃo de KOH e temperatura para o Ãleo de fritura e razÃo molar Ãlcool:Ãleo, concentraÃÃo de KOH para o Ãleo de peixe, uma vez que a temperatura nÃo mostrou ser uma variÃvel estatisticamente significativa. Para as reaÃÃes com o Ãleo de fritura, a maior conversÃo obtida foi de 97,3% a uma temperatura de 60ÂC, com razÃo molar 3:1 e concentraÃÃo de KOH de 0,3%. Para as reaÃÃes com o Ãleo de peixe, empregando as mesmas condiÃÃes reacionais para o Ãlcool e para o KOH, apenas 78,5% de conversÃo em Ãcidos graxos foi alcanÃado. Essa conversÃo um pouco menor para o Ãleo de peixe, quando comparada com o Ãleo de fritura, està relacionada com sua alta viscosidade, que acaba por impedir uma melhor miscibilidade entre os reagentes. Um estudo comparativo entre as reaÃÃes de saponificaÃÃo do Ãleo de fritura foi realizado usando o mÃtodo convencional de refluxo e o assistido por ultrassom. O resultado apresentou uma diferenÃa satisfatÃria para a reaÃÃo assistida por ultrassom, com uma diferenÃa de 39,2% de conversÃo nos cinco primeiros minutos de reaÃÃo quando comparada com a reaÃÃo submetida ao refluxo. Depois de produzidos, os Ãcidos graxos foram esterificados com Ãlcool metÃlico na presenÃa de Ãcido sulfÃrico como catalisador. No planejamento experimental realizado para as reaÃÃes de esterificaÃÃo dos Ãcidos graxos, as variÃveis razÃo molar Ãlcool:Ãcido e concentraÃÃo de catalisador foram significativas estatisticamente. AtravÃs dos experimentos, as curvas cinÃticas foram construÃdas. A produÃÃo de biodiesel a partir de Ãcidos graxos de fritura assistida por ultrassom obteve conversÃes superiores a 96% (especificaÃÃo exigida pela ANP). Ao aplicar a metodologia descrita no respectivo trabalho (aplicaÃÃo do ultrassom na reaÃÃo de saponificaÃÃo), uma alta conversÃo de Ãcidos graxos à alcanÃada em tempos reacionais reduzidos, mostrando ser uma Ãtima matÃria prima para a produÃÃo de biodiesel. / The production of biodiesel by means of transesterification reaction is usually carried out using oils with low acid index. As such, the direct use of this method is restricted to a small number of oils. But raw materials with high acid index still can be used for biodiesel production. The objective of this study is to produce biodiesel from waste oils, with more than 1% of free fatty acids, by means of saponification followed by acid hydrolysis and esterification. The process will be carried out by ultrasound technology. The use of ultrasound aimed increasing the reaction rate and to diminish the total time of reaction. The free fatty acids were produced from waste palm oil and fish oil (Nile tilapia oil). An experimental planning based on response surface methodology was carried out to evaluate the main operating conditions: alcohol to oil molar ratio, KOH concentration and temperature. The highest yield of free fatty acids from waste palm oil, 97.3%, was obtained operating at 60oC, alcohol to oil molar ratio of 3 and 0.3% KOH. The highest yield of free fatty acids from fish oil, 78.5%, was obtained operating at 30oC, alcohol to oil molar ratio of 3 and 0.3% KOH. The lower yield observed for fish oil was related to the higher viscosity of the oil during processing, which prevents good miscibility between the components. A comparative study between the conventional method and the ultrasound technology on the production of biodiesel from waste palm oil showed that the application of ultrasound increased by 39.2% the conversion of oil into free fatty acids during the first 5 min of reaction. The free fatty acids were esterified with methanol using sulfuric acid as catalyst. An experimental planning based on response surface methodology was carried out to evaluate the main operating conditions of the esterification of the free fatty acids: alcohol to free fatty acids molar ratio and catalyst concentration. A dynamic study was also carried out for the production of biodiesel from free fatty acids. The yield of biodiesel from palm free fatty acids was higher than 96%, lower limit specified by ANP for the commercialization of biodiesel. The methodology developed in this study showed that high yield of free fatty acids was obtained at short reaction times being a good methodology to produce biodiesel.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:www.teses.ufc.br:3471 |
| Date | 25 February 2010 |
| Creators | Larissa Pinto de Lima |
| Contributors | Fabiano Andrà Narciso Fernandes, Marlus Pinheiro Rolemberg, Giovanilton Ferreira da Silva |
| Publisher | Universidade Federal do CearÃ, Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia QuÃmica, UFC, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC, instname:Universidade Federal do Ceará, instacron:UFC |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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