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Previous issue date: 2015 / Diante de uma demanda crescente por energia no mundo e o aumento da poluição atmosférica causada pelo uso de combustíveis fósseis, a busca por fontes de energia renováveis vem crescendo consideravelmente. O processo utilizado pelas usinas de biodiesel emprega catalisadores homogêneos básicos, que apesar de conduzir a elevados rendimentos requer óleos altamente refinados e necessita de etapas de purificação do produto final o que vem a contribuir para um alto custo de produção. Partindo desta premissa, busca-se desenvolver um catalisador heterogêneo de baixo custo que simplifique o processo de produção, que seja estável e forneça altas conversões em temperaturas brandas de reação. Desta forma, o presente trabalho teve como objetivo preparar catalisadores metálicos suportados em carvão ativado
comercial e aplicá-los na produção de biodiesel metílico e etílico a partir do óleo de algodão degomado e neutralizado, avaliando a conversão em ésteres. Os catalisadores foram preparados pelo método de impregnação úmida na concentração de 5% em massa. Foram caracterizados pelas técnicas de DRX, FRX, IFTR, MEV, titulação de Boehm e análise textural. Testes preliminares identificaram que o catalisador molibdênio ofereceu os melhores resultados na reação simultânea de esterificação/transesterificação metílica e etílica, com conversão de 43 % e 40 % respectivamente. Uma vez selecionado o catalisador este foi aplicado em um planejamento fatorial 23 para verificar o efeito das variáveis: temperatura de reação (80-160 °C), razão molar óleo:álcool (1:6 a 1:12) e concentração de catalisador (1 a 3 %); sob a resposta teor de ésteres. Verificou-se que a temperatura foi a variável de maior influência e atua de forma positiva nas reações de éster/transesterificação, conduzindo a conversão de 91 % em teor de ésteres. A partir de análise das superfícies de resposta, verificou-se que as condições ótimas de operação que conduzem a uma maior conversão em ésteres seriam: temperatura de 160 °C, razão molar óleo:álcool de 1:13 e concentração de catalisador de 3,2 %. Os resultados do ensaio de reuso mostrou que o catalisador pode ser reutilizado de forma consecutiva atingindo bons resultados, observou-se um decaimento de apenas 7 % no teor de éster ao ser reutilizado no 3° ciclo. O acompanhamento cinético demonstrou que com 5 horas de reação nas melhores condições reacionais é possível alcançar um teor de éster de 96,3 %. / Faced with a growing demand for energy in the world and the increase of air pollution caused
by the use of fóssil fuels, the search for renewable energy sources has grown considerably.
The processused in biodiesel plants use basic homogeneous catalysts, although they lead to
high yields, this requires highly refined oil sand purification steps of the final product which
is contribute to a high production cost. Starting from this premise, we seek to develop a lowcost
heterogeneous catalyst to simplify the production process, which could best able and
provides high conversions under mild reaction temperatures. Thus, this study aimed to
prepare metal catalysts supported on activated carbono and apply them in the production of
methyl and ethyl biodiesel using degummed and neutralized cottonseed oil, in batch reactor
with agitation, evaluating the conversion into esters. The catalysts were prepared by wet
impregnation at a mass concentration of 5%. They were characterized by techniques of DRX,
FRX, IFTR, MEV, Boehm tritation and textural analysis. Preliminary tests identified that the
molybdenum catalyst offered the best results in the simultaneous reaction of methyl and ethyl
ester/transesterification, with conversion of 43% and 40% respectively. Once selected the
catalyst, this was applied to a 23 factorial design to determine the effect of variables: reaction
temperature (80-160°C), molar ratio oil:alcohol (1:6 to 1:12) and catalyst concentration (1 to
3%); and the response variable was ester content. And it was found that the temperature
variable was the greatest influence and acts positively on the ester/transesterification
reactions, leading to 91% conversion in ester content. From analysis of response surfaces, it
was found that the optimal operating conditions leading to a higher conversion to esters are:
temperature 160°C oil molar ratio: 1:13 alcohol and catalyst concentration 3,2%. The results
of the recycle showed that reuse of the catalyst can be reused consecutively achieving good results, there was a decay of only 7% in the ester content to be reused in the 3rd cycle. The kinetic monitoring demonstrated that 5 hours of reaction with the best reaction conditions it is possible to achieve a 97.3% ester content.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/313 |
| Date | 23 March 2018 |
| Creators | MENEZES, Janaina Moreira de. |
| Contributors | CARVALHO, Maria Wilma Nunes cordeiro., PACHECO FILHO, José Geraldo de Andrade., OLIVEIRA, Líbia de Souza Conrado de., ARAÚJO, Gilmar Trindade de., SILVA, Adriano Sant'Ana., SILVA, Vimário Simões. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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