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Previous issue date: 2009-02-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The present work aimed at investigating the biodiesel issuing from the
transesterification of used frying oil with ethanol, via alkaline catalysis. Such investigation
covers its thermo-oxidative stability during heating (thermal analysis and rheological
properties) as well the kinetic profiles of the samples in the best oxidative induction time by
the technique of Pressurized Differential Scanning Calorimetry (PDSC). The behavior of such
biodiesel, as part of binary blends with fossil diesel at the proportions of 3, 5, 10, 25, 50, 75
and 100%, was also studied. The biodiesel synthesis used the ethanol route and was carried
out under the following conditions: oil/alcohol molar ratio of 1:6 (m/m), 1 % de KOH,
temperature of 32 °C, washing with 0.1M HCl and hot water. The reaction yield, determined
by means of a mass balance aided by the technique of gas chromatography coupled to mass
spectrometry, was of 90.56% and the ester content was of 99.56%. According to the physicochemical
analyses, all the specifications for the biodiesel and blends met the requirements
from Technical Regulation # 7 from the Brazilian National Agency of Petroleum, Natural Gas
and Biofuels, with the exceptions of the odixative induction time (1.72 h) and kinematic
viscosity (6.10 mm2s-1), which displayed values outside the limits established by the standard.
In the thermal study, the thermogravimetric curves showed that the biodiesel blends in diesel
are more volatile than the biodiesel derived from used frying oil (B100), whereas at lower
concentrations (3, 5, 10 and 25%) are similar to fossil diesel. At higher concentrations (50 and
75%) the blends presented lower volatility and higher thermal stability in relation to fossil
diesel and thus, biodiesel and its more concentrated blends showed higher safety in relation to
transport, storage, handling and utilization. The study of the fluid dynamic properties of
biodiesel and its blends showed that all the samples behave as Newtonian fluids at the studied
(10, 25 and 40 ºC) temperatures. Also the results of cloud point, pour point and cold filter
plugging point showed that the behavior of the blends with 3, 5 and 10% are similar to fossil
diesel, therefore at these concentrations biodiesel acts as a lubricity additive to fossil diesel.
The study by Pressurized Differential Scanning Calorimetry (PDSC) in the dynamic mode
and the Rancimat technique revealed that the best antioxidant for the storage of biodiesel is
BHT at the concentration of 2500 ppm. The determination of the kinetic parameters by the
isothermal PDSC technique allowed determining the theoretical value of the shelf life of used
frying oil biodiesel with 2500 ppm of the antioxidant BHT. Therefore, used frying oil
biodiesel and its blends B3, B5, B10, B25, B50 and B75 may be used as an alternative source
of biofuels. / O presente trabalho buscou investigar o biodiesel proveniente da transesterificação do
óleo de fritura usado com álcool etílico, via catálise básica, e elucidar a sua estabilidade
termo-oxidativa durante o aquecimento (análise térmica e propriedade reologicas) e estudar o
perfil cinético da amostra com o melhor tempo de indução oxidativa pela técnica de
calorimetria exploratória diferencial pressurizada (PDSC). Também, foi observado o
comportamento do referido biodiesel, inserido em misturas binárias com o diesel fóssil nas
proporções de 3, 5, 10, 25, 50, 75 e 100% também foi estudada. A síntese do biodiesel na rota
etanólica processou-se sob condições de: razão molar óleo-álcool de 1:6 (m/m), 1 % de KOH,
temperatura de 32 °C, lavagem com HCl 0,1 M e água quente. O rendimento reacional
determinado por balanço de massa com auxilio da técnica de cromatografia gasosa acoplada a
espectrometria de massa, foi de 90,56 %, com teor de esteres de 99,56 %. Nas análises físicoquímicas,
todos as especificações para ambos biodiesel e blendas satisfizeram as exigências
dos limites permitidos pelo Regulamento Técnico nº 7 da Agência Nacional do Petróleo, Gás
Natural e Biocombustíveis. Com exceção do tempo de indução oxidativa (1,72 h) e a
viscosidade cinemática (6,10 mm2s-1) que apresentaram valores fora dos limites estabelecidos
pela norma. No estudo térmico, as curvas termogravimétricas evidenciaram que as blendas de
biodiesel em diesel são mais voláteis em relação ao biodiesel derivado de óleo de fritura
usado (B100) e em baixas concentrações (3, 5, 10 e 25%) se assemelham ao diesel fóssil. Em
concentrações mais elevadas (50 e 75%) as blendas apresentam menor volatilidade e maior
estabilidade térmica em relação ao diesel fóssil, e, portanto, o biodiesel e suas blendas mais
concentradas apresentam maior segurança em relação ao transporte, armazenagem, manuseio
e utilização. O estudo das propriedades fluído-dinâmicas do biodiesel e suas blendas,
demostraram que todas as amostras comportam como fluídos newtonianos a temperatura (10,
25 e 40 ºC) e que tanto os resultados de ponto de nevoa, fluidez e ponto de entupimento de
filtro a frio, apresentaram comportamento para as blendas 3, 5 e 10% semelhantes ao
observado para o diesel fossil, e, portanto nestas concentrações o biodiesel atua como um
aditivo de lubricidade do óleo diesel fossil. O estudo por calorimetria exploratória diferencial
pressurizada no modo dinâmico e a técnica de rancimat revelou que o melhor antioxidante
para o armazenamento do biodiesel é o BHT com concentração de 2500 ppm. A determinação
dos parâmetros cinéticos pela técnica de PDSC isotérmica foi possível determinar
teoricamente o tempo de vida de prateleira do biodiesel derivado de óleo de fritura usado com
2500 ppm do antioxidante BHT. Então, o biodiesel de fritura usado e blendas B3, B5, B10,
B25, B50 e B75 podem ser utilizados como uma fonte alternativa de biocombustíveis.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.biblioteca.ufpb.br:tede/7166 |
| Date | 19 February 2009 |
| Creators | Rosenhaim, Raul |
| Contributors | Souza, Antonio Gouveia de, Santos, Ieda Maria Garcia dos |
| Publisher | Universidade Federal da Paraíba, Programa de Pós-Graduação em Química, UFPB, BR, Química |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB, instname:Universidade Federal da Paraíba, instacron:UFPB |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 2303771813034662790, 600, 600, 600, 600, 5836755852549858582, 1571700325303117195, 3590462550136975366 |
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