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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.97.2014.tde-24032015-170014
Documento
Autor
Nome completo
Levi Ezequiel de Oliveira
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2014
Orientador
Banca examinadora
Silva, Maria Lúcia Caetano Pinto da (Presidente)
Ancelotti Junior, Antônio Carlos
Barboza, Jayne Carlos de Souza
Masarin, Fernando
Rodrigues, Liana Alvares
Título em português
Avaliação dos parâmetros térmicos e calorimétricos das matérias-primas lipídicas e dos respectivos biodieseis produzidos
Palavras-chave em português
Análise térmica
Biodiesel
Calorimetria
Matéria-prima
Resumo em português
O Brasil destaca-se em relação ao uso de fontes renováveis de energia com 41 % da matriz energética (biomassa e hidráulica) contra apenas 13% da média mundial. Desta forma, o país tem uma excelente oportunidade para desenvolver e aperfeiçoar novas matrizes energéticas associadas à produção de combustíveis através de fontes renováveis e que emitam baixa quantidade de dióxido de carbono um dos principais responsáveis pelo efeito estufa. No Brasil, a utilização do biodiesel se torna ainda mais relevante uma vez que a matriz do transporte brasileiro é predominantemente rodoviária (58%) na frente do ferroviário que vem em seguida com apenas 25%. Ainda vale destacar a enorme frota de caminhões no Brasil. Dentre os combustíveis mais consumidos destaca-se o diesel 39%, na frente da gasolina utilizada pelos automóveis com apenas 15% em relação ao consumo total de todos os combustíveis líquidos utilizados no Brasil. Portanto, torna-se estratégico para o país investir em programas de incentivo na produção, bem como em pesquisas para o desenvolvimento de processos de menor custo para a produção do biodiesel. O principal objetivo desse trabalho é avaliar parâmetros importantes de diferentes matérias-primas lipídicas e biodieseis, analisando a estabilidade térmica e oxidativa, poder calorífico e número de cetano. Todos esses parâmetros visam estudar a qualidade de diferentes biodieseis que poderão ser utilizados em motores do ciclo Diesel. Para análise da estabilidade térmica e oxidativa foram utilizadas as técnicas termoanalíticas termogravimetria (TGA) e a calorimetria exploratória diferencial (DSC) que são técnicas que trazem resultados bastante precisos e necessitam de pouca quantidade de amostra. Para o estudo do poder calorífico foi utilizada a calorimetria de combustão e para o estudo do número de cetano através de espectroscopia de infravermelho por Transforma de Fourier. Verificou-se que as composições de diferentes ácidos graxos constituintes da matéria-prima influenciam nessas propriedades. O óleo de babaçu se mostrou ser a melhor matéria-prima apresentando melhor estabilidade oxidativa e com menor gasto energético para produção de biodiesel por craqueamento térmico devido a grandes quantidades de ácidos graxos de cadeias curtas. O biodiesel de Tilápia etílico seguido do biodiesel de soja etílico apresentou as melhores estabilidades termo-oxidativa, índice de cetano e poder calorífico devido à grande quantidade de ésteres etílicos de cadeias longas. O estudo de blendas de biodiesel com diesel mineral mostrou que quanto maior a quantidade de biodiesel na blenda melhor a estabilidade térmica, número de cetano e índice de cetano. Porém, essa tendência se inverte em relação ao poder calorífico que diminue com a adição de biodiesel na blenda.
Título em inglês
Evaluation of thermal and calorimetric parameters of lipid raw materials and their biodiesels produced
Palavras-chave em inglês
Biodiesel
Calorimetric analysis
Raw material
Thermal analysis
Resumo em inglês
The Brazil walks to be an example regarding the use of renewable energy sources to 41% of energy sources (biomass and hydro) only 13% of the world average. Thus, the country has an excellent opportunity to develop and refine new energy matrices associated with the production of fuels from renewable sources that emit low amounts of carbon dioxide a major greenhouse. In Brazil, the use of biodiesel becomes even more relevant since the matrix of the Brazilian road transport is predominantly (58%) in superior of the railway's next with only 25%. Yet it is worth noting the huge fleet of trucks in Brazil. Among the most consumed fuel highlights the diesel 39%, ahead of the gasoline used by cars with only 15% in the total consumption of all liquid fuels used in Brazil. Therefore, is strategic for the countries invest in incentive programs in production as well as in research for the development of lower-cost processes for the production of biodiesel. The main objective of this work is to evaluate important parameters of different raw materials and lipid biodiesels, analyzing thermal and oxidative stability, calorific value and cetane number. All these parameters are aimed at studying the quality of different biodiesels that could be used in Diesel cycle engines. To analyze the thermal and oxidative stability, the thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC) techniques that is bringing quite accurate results and requires little amount of sample was used. To study the calorific value and combustion calorimetry for the study of cetane number by Fourier transform spectrometer was used. It has been found that the compositions of different constituent fatty acids of the raw material influence these properties. The babassu oil proved to be the best raw material showing better oxidative stability and lower energy consumption for biodiesel production by thermal cracking by having large amounts of short chain fatty acids. Biodiesel Tilapia followed by ethyl biodiesel ethyl soybeans had the best thermo-oxidative stability, cetane number and calorific value due to the large amount of ethyl esters of long chains. The study of blends of biodiesel with mineral diesel fuel showed that the greater the amount of biodiesel in the blend better thermal stability, cetane number and cetane index. However, this trend is reversed in relation to the calorific value only decreases with the addition of biodiesel in the blend.
 
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BIT14009_C.pdf (7.39 Mbytes)
Data de Publicação
2015-03-24
 
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