A green integrated process for biodiesel production

Dissertation presented at Faculdade de Ciências e Tecnologia from Universidade Nova de Lisboa to obtain the degree of Master in Chemical and Biochemical Engineering

Neste trabalho experimental desenvolveu-se um processo contínuo de produção de biodiesel, a partir de óleo virgem e óleo usado, usando dióxido de carbono supercrítico como solvente e utilizando catálise enzimática. A produção de biodiesel através da reacção de transesterificação de óleo de girassol com metanol, utilizando a Lipozyme TL IM® demonstrou tratar-se de um processo com um elevado potencial nas seguintes condições p = 20 MPa; T = 313,15 K; tempo de residência: 20 segundos e razão molar óleo: metanol: 1:24. O processo integra, igualmente, uma fase de fraccionamento. A separação a p=12 MPa e 333,15 K permite um elevado enriquecimento da fase gasosa em biodiesel. Usando apenas a Lipozyme TL IM® a conversão do óleo usado em biodiesel revelou-se inferior à obtida com óleo virgem, no entanto, a combinação de duas enzimas, Lipozyme TL IM® e Novozyme 435®, revelou ser uma opção viável, atingindo-se um rendimento de 98,9% nas seguintes condições: p=20 MPa; T = 313,15 K; tempo de residência: 30 segundos e razão molar óleo: metanol: 1:24. Uma vez que este rendimento é muito elevado, foi descrito um processo simples de fraccionamento para a recuperação do glicerol e metanol. Foi desenvolvido um estudo de engenharia para o processo de produção contínua de biodiesel utilizando óleo usado com a elaboração de balanços de massa e de energia. Através do aproveitamento do calor libertado durante a compressão de CO2, conclui-se ser necessário fornecer ao sistema 89,75 MJ / h. Um estudo de viabilidade económica foi desenvolvido através do qual se determinou um valor de investimento total de 21.728.718 € e um lucro anual de 3.359.731 €.