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Tipo do documento: Dissertação
Title: Transesterificação alcalina de óleos vegetais para produção de biodiesel: Avaliação técnica e econômica.
Other Titles: Alkaline transesterification of vegetable oil for biodiesel production: Technical and economic evaluation
Authors: Moura, Bruna dos Santos
Orientador(a): Machado Júnior, Hélio Fernandes
Primeiro coorientador: Mendes, Marisa Fernandes
Primeiro membro da banca: Mendes, Marisa Fernandes
Segundo membro da banca: Cavalcanti, Eduardo Homem de Siqueira
Keywords: tecnologia convencional;fluido supercrítico;radiação microondas;conventional technology;supercritical fluid;microwave radiation
Área(s) do CNPq: Engenharia Química
Idioma: por
Issue Date: 21-Oct-2010
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citation: MOURA, Bruna dos Santos. Transesterificação alcalina de óleos vegetais para produção de biodiesel: Avaliação técnica e econômica.. 2010. 146 f. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica.
Abstract: As necessidades energéticas existentes, atualmente, no mundo são supridas, na sua maioria, por fontes petroquímicas, carvão e gás natural. No entanto, em uma época em que o aquecimento global e a poluição ambiental são fatos incontestáveis, a necessidade de alteração da matriz energética tornou-se prioritária e estimulou a busca de alternativas aos derivados de petróleo. Neste contexto surgem, os combustíveis chamados de biodiesel que são produzidos através da reação de transesterificação de óleos vegetais ou gordura animal com alcoóis de cadeia curta, como metanol ou etanol, na presença de catalisadores ácidos ou básicos. O processo mais utilizado industrialmente envolve a utilização de metanol e NaOH como catalisador e necessita de longos tempos de reação. A utilização da radiação de microondas acelera significativamente a reação de transesterificação e, como conseqüência, é possível obter elevados rendimentos de produtos em um curto período de tempo, consumindo menos energia. Porém, nesses processos, faz-se necessária a realização de etapas de purificação do produto final para a remoção do catalisador. Quando a reação de transesterificação ocorre em condições supercríticas, o uso de catalisadores pode ser descartado com isso, as etapas de purificação dos produtos (biodiesel e glicerina) são simplificadas, consistindo, basicamente, da remoção do excedente de álcool utilizado e separação dos produtos por decantação ou centrifugação. Este trabalho teve como objetivo a produção de biodiesel de óleo de pinhão manso e de óleo de fritura utilizando a transesterificação alcalina com uso de aquecimento convencional, aquecimento por radiação de microondas e utilização de fluido supercrítico (CO2). Para o processo convencional, o KOH foi utilizado como catalisador em concentrações de 0,5 e 1,0%p/p, a reação ocorreu nas temperaturas de 70, 80 e 90°C, sob agitação de 510ppm, durante 15, 30 e 45 minutos e utilizando a relação molar metanol/óleo de 6:1. Para o processo com microondas, o KOH e o NaOH foram utilizados como catalisadores em concentrações de 0,5, 1,0 e 1,5%p/p, em tempos que variaram de 10 a 35 segundos e em relações molares metanol/óleo de 4:1, 5:1, 6:1 e 9:1. Para o processo com fluido supercrítico foi utilizado uma concentração inicial de KOH de 1,0%p/p e relação molar metanol/óleo de 6:1, a reação ocorreu durante 15, 30 e 45 minutos e em temperaturas de 70, 80 e 100°C. O melhor resultado de conversão mássica (99%) foi obtido quando óleo de fritura foi utilizado como matéria-prima para a reação de transesterificação alcalina sob radiação de microondas, com uma concentração inicial de KOH de 1,0%p/p durante 20 segundos de reação. Foi realizado, ainda, um estudo de viabilidade econômica das três tecnologias utilizadas neste trabalho. Os resultados mostram que o preço do biodiesel final sofre grande influência do preço do óleo vegetal, sendo o biodiesel de óleo de fritura o que possui os menores preços para todas as tecnologias. A necessidade de utilização de equipamentos de alta pressão, na tecnologia com fluido supercrítico, levou a um grande aumento no preço do biodiesel. A tecnologia com uso de radiação microondas apresentou os melhores resultados de preço do biodiesel, sendo R$1,75 o preço do biodiesel de óleo de fritura e R$3,25 o preço do biodiesel de óleo de pinhão manso.
Abstract: The energy requirements currently existing in the world are met, mostly by petrochemical sources, coal and natural gas. However, nowadays when global warming and environmental pollution are indisputable facts, the need to change the energy matrix has become a priority and encouraged search for alternatives to petroleum. Arise in this context, the fuels called biodiesel are produced through the transesterification of vegetable oils or animal fats with short chain alcohols such as methanol or ethanol in the presence of acid or basic catalysts. The industrial process most used involves the use of methanol and NaOH as catalyst and requires long reaction times. The use of microwave radiation significantly accelerates the transesterification reaction and, consequently, it is possible to obtain high yields of products in a short period of time, consuming less energy. However, these processes need for steps of purification of the final products to remove the catalyst. When the transesterification reaction occurs in supercritical conditions, the use of catalysts can be discarded and the steps of purification of products (biodiesel and glycerine) are simplified, consisting essentially in the removal of excess alcohol used and separation of products by settling or centrifugation. This study aimed to produce biodiesel from Jatropha oil and frying oil applying the transesterication process using conventional heating, heating by microwave radiation and the use of supercritical fluid (CO2). For the conventional process, the KOH was used as catalyst in concentrations of 0.5 and 1.0%w/w, the reaction occurred at temperatures of 70, 80 and 90°C and agitation at 510ppm in 15, 30 and 45 minutes and using the molar ratio methanol/oil of 6:1. For the process with microwave, KOH and NaOH were used as catalysts in concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5%w/w, in times ranging from 10 to 35 seconds and methanol/oil ratios of 4:1, 5:1, 6:1 and 9:1. For the process using supercritical fluid was used an initial concentration of KOH 1.0%w/w and a molar methanol/oil ratio of 6:1, the reaction occurred in 15, 30 and 45 minutes at temperatures of 70, 80 and 100°C. The best result of mass conversion (99%) was obtained when frying oil was used as feedstock for the transesterification reaction under alkaline microwave radiation, with an initial concentration of KOH 1.0%w/w in 20 seconds of reaction. It was also made an economic evaluations study of the three technologies used. The results show that the market price of biodiesel is greatly affected by the price of vegetable oil, and the biodiesel from used frying oil has the lowest prices for all technologies. The need for use of equipment for high pressure, supercritical fluid technology, has led to large increases in the price of biodiesel. The technology with the use of microwave radiation showed the best results in the price of biodiesel, with US$0.99 the price of biodiesel from used frying oil and US$1.84 the price of oil biodiesel from Jatropha.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13427
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química

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