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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.97.2013.tde-08102013-163135
Documento
Autor
Nome completo
Sara Aparecida Machado
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Lorena, 2013
Orientador
Banca examinadora
Giordani, Domingos Savio (Presidente)
Andrade, Grazielle Santos Silva
Oliveira, Pedro Carlos de
Título em português
Estudo da produção de biodiesel a partir do óleo de macaúba (Acrocomia aculeata) pela rota etílica
Palavras-chave em português
Biodiesel
Esterificação
Óleo de macaúba
Planejamento de Experimentos
pré-tratamento
Transesterificação alcalina
Ultrassom
Resumo em português
Este trabalho objetivou explorar o óleo de macaúba (Acrocomia aculeata) como matéria prima para produção de biodiesel, propondo uma via através da qual se possibilite a produção do biodiesel apesar da alta acidez do óleo. O processo proposto ocorreu em duas etapas de catálise homogênea, a primeira foi a reação de esterificação etílica dos ácidos graxos livres, catalisada por H2SO4; e a segunda é a transesterificação dos triglicerídeos remanescentes catalisada por álcali (KOH). A utilização das ondas ultrassônicas também foi investigada neste trabalho como potencializador do processo. Para determinação das melhores condições reacionais foi utilizado o delineamento experimental e para validação dos resultados utilizou-se análise de variância do modelo para as variáveis respostas índice de acidez na etapa de pré-tratamento e conversão de ésteres etílicos na etapa de transesterificação alcalina. Os resultados foram avaliados utilizando o software MINITAB 16. Na etapa de pré-tratamento os resultados demonstram que utilizando quantidades de H2SO4 de 2% (em massa), razão molar óleo:etanol de1:9 e temperatura de 50 ºC o índice de acidez foi reduzido de 19,25 mgKOH/g para 1,46 mgKOH/g em 2 h de reação. Com estes resultados foi possível a aplicação da reação de transesterificação alcalina. Na etapa etapa de transesterificação alcalina com agitação mecânica as melhores condições determinadas pelo delineamento experimental foram de 1,5% (massa) de KOH, razão molar de 1:6 e temperatura de 45 ºC em 30 min de reação as conversões alcançadas foram em torno de 100%. As reações processadas em banho ultrassônico e sonda ultrassônica apresentaram como principal vantagem a redução de tempo, sendo em que 10 min foram atingidas conversões próximas a 100%. As análises efetuadas nos ésteres etílicos de amêndoa de macaúba, obtidos a partir do processo em duas etapas, mostram que a viscosidade cinemática e densidade estão dentro dos parametros estabelecidos pela ANP. Os níveis de glicerina total e livre também estão dentro do estabelecido pelas normas e indica que a purificação dos produtos de reação foi adequada.
Título em inglês
Study of biodiesel production from oil macaúba (Acrocomia aculeata) by ethylic route
Palavras-chave em inglês
Alkaline transesterification
Biodiesel
Design of Experiments
Esterification
Oil macauba
pre-treatment
Ultrasound
Resumo em inglês
This study aimed to explore Macauba oil (Acrocomia aculeata) as an alternative raw material to the production of biodiesel, despite the high acid value of the oil. It was proposed a two-step process of homogeneous catalysis. The first step is the ethylic esterification of free fatty acids, catalyzed by H2SO4; the second is the transesterification catalyzed by alkali (KOH). The use of ultrassonic irradiation was also investigated in this work. Factorial design was used to determine the best reaction conditions and analysis of variance was used to evaluate the mathematical model for the variable responses, such as the acid level in the pre-treatment and conversion of ethyl esters in alkaline transesterification step. The results were evaluated using the software MINITAB 16. In the first step, the acid catalyzed reaction was carried out with 9:1 molar ratio ethanol-to-oil in the presence of 2% w/w H2SO4 at 50 ºC for 2 hours and the acid value of Macauba oil was reduced from 19 mgKOH/g to 1,46 mgKOH/g. With these results, it was possible the application of alkaline transesterification reaction. In the alkaline transesterification under mechanical stirring, the optimal experimental conditions were 1.5% (mass) of KOH molar ratio of 1:6 and temperature of 45 ºC in 30min. Conversions of approximately 100 %. were achieved in this process The reactions that were processed in ultrasonic bath and probe presented as the major advantage the reduction of the time, conversions of approximately 100% were achieved in 10 min. The analysis of the ethyl esters obtained from this two-step process show that the kinematic viscosity and density are within the parameters established by the ANP. The levels of total and free glycerol are also within the established standards and indicate that purification of products were adequate.
 
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EQD13003_C.pdf (2.87 Mbytes)
Data de Publicação
2013-10-08
 
AVISO: O material descrito abaixo refere-se a trabalhos decorrentes desta tese ou dissertação. O conteúdo desses trabalhos é de inteira responsabilidade do autor da tese ou dissertação.
  • GIORDANI, D. S., Machado, S. A., and FARIA, J. M. A. TWO STEPS BIODIESEL PRODUCTION FROM HIGH ACIDITY MACAUBA OIL UNDER ULTRASSONIC IRRADIATION. In 9th European Congress of Chemical Engineering, The Hague, 2013. Anais do 9th European Congress of Chemical Engineering., 2013. Abstract.
  • Giordani, D. S., Machado, S. A., e FARIA, J. M. A. ESTUDO DA PRODUÇÃO DE BIODIESEL A PARTIR DE ÓLEO DE AMÊNDOA DE MACAÚBA UTILIZANDO AGITAÇÃO CONVENCIONAL E ONDAS ULTRASSÔNICAS. In XIX CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA QUÍMICA, Búzios, 2012. Anais do XIX CONGRESSO BRASILEIRO DE ENGENHARIA QUÍMICA., 2012.
  • Giordani, D. S., Machado, S. A., e FARIA, J. M. A. Estudo da produção de ésteres etílicos a partir de óleo de amêndoa de macaúba. In 5º Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel/ 8º Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel, Salvador, 2012. Anais do 5º Congresso da Rede Brasileira de Tecnologia de Biodiesel/ 8º Congresso Brasileiro de Plantas Oleaginosas, Óleos, Gorduras e Biodiesel., 2012.
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