Valorização da Borra de Café: Otimização da Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática

O decréscimo das reservas de petróleo e as consequências ambientais resultantes do recurso a combustíveis fósseis nos motores a diesel têm levado à procura de combustíveis alternativos. Esta pesquisa alicerçada nas fontes de energia renovável tornou-se essencial, face à crescente procura de energia e ao limitado fornecimento de combustíveis fósseis . Resíduos de óleo de cozinha, gordura animal, entre outros resíduos de origem biológica, tais como a borra de café, são exemplos de matérias-primas para a produção de biodiesel. A sua valorização tem interesse quer pela perspetiva ambiental, quer pela económica, pois aumenta não só a flexibilidade e diversificação das matérias-primas, mas também contribui para uma estabilidade de custos e alteração nas políticas agrícolas e de uso do solo. É neste contexto que se enquadra o biodiesel e a borra de café, pretendendo-se aqui efetuar o estudo da produção, à escala laboratorial, de biodiesel a partir da borra de café, por transesterificação enzimática, visando a procura das melhores condições reacionais. Iniciando-se com a caracterização da borra de café, foram avaliados antes e após a extração do óleo da borra de café, diversos parâmetros, de entre os quais se destacam: o teor de humidade (16,97% e 6,79%), teor de cinzas (1,91 e 1,57%), teor de azoto (1,71 e 2,30%), teor de proteínas (10,7 e 14,4%), teor de carbono (70,2 e 71,7%), teor de celulose bruta (14,77 e 18,48%), teor de lenhina (31,03% e 30,97%) e poder calorifico superior (19,5 MJ/kg e 19,9 MJ/kg). Sumariamente, constatou-se que os valores da maioria dos parâmetros não difere substancialmente dos valores encontrados na literatura, tendo sido evidenciado o potencial da utilização desta biomassa, como fonte calorifica para queima e geração de energia. Sendo a caracterização do óleo extraído da borra de café um dos objetivos antecedentes à produção do biodiesel, pretendeu-se avaliar os diferentes parâmetros mais significativos. No que diz respeito à caracterização do óleo extraído, distingue-se a sua viscosidade cinemática (38,04 mm2/s), densidade 0,9032 g/cm3, poder calorífico de 37,9 kcal/kg, índice de iodo igual a 63,0 gI2/ 100 g óleo, o teor de água do óleo foi de 0,15 %, o índice de acidez igual a 44,8 mg KOH/g óleo, ponto de inflamação superior a 120 ºC e teor em ácidos gordos de 82,8%. Inicialmente foram efetuados ensaios preliminares, a fim de selecionar a lipase (Lipase RMIM, TL 100L e CALB L) e álcool (metanol ou etanol puros) mais adequados à produção de biodiesel, pelo que o rendimento de 83,5% foi obtido através da transesterificação mediada pela lipase RMIM, utilizando como álcool o etanol. Sendo outro dos objetivos a otimização do processo de transesterificação enzimática, através de um desenho composto central a três variáveis (razão molar etanol: óleo, concentração de enzima e temperatura), recorrendo ao software JMP 8.0, determinou-se como melhores condições, uma razão molar etanol: óleo 5:1, adição de 4,5% (m/m) de enzima e uma temperatura de 45 ºC, que conduziram a um rendimento experimental equivalente a 96,7 % e teor de ésteres 87,6%. Nestas condições, o rendimento teórico foi de 99,98%. Procurou-se ainda estudar o efeito da adição de água ao etanol, isto é, o efeito da variação da concentração do etanol pela adição de água, para teores de etanol de 92%, 85% e 75%. Verificou-se que até 92% decorreu um aumento da transesterificação (97,2%) para um teor de ésteres de (92,2%), pelo que para teores superiores de água adicionada (75% e 85%) ocorreu um decréscimo no teor final em ésteres (77,2% e 89,9%) e no rendimento da reação (84,3% e 91,9%). Isto indica a ocorrência da reação de hidrólise em maior extensão, que leva ao desvio do equilíbrio no sentido contrário à reação de formação dos produtos, isto é, dos ésteres. Finalmente, relativamente aos custos associados ao processo de produção de biodiesel, foram estimados para o conjunto de 27 ensaios realizados neste trabalho, e que corresponderam a 767,4 g de biodiesel produzido, sendo o custo dos reagentes superior ao custo energético, de 156,16 € e 126,02 €, respetivamente. Naturalmente que não esperamos que, a nível industrial os custos sejam desta ordem de grandeza, tanto mais que há economia de escala e que as enzimas utilizadas no processo deveriam ser reutilizadas diversas vezes.

Implicação das Alterações Legislativas ao Regulamento de Desempenho Energético de Edifícios de Habitação nas Soluções Construtivas

A presente dissertação centra-se no estudo das implicações originadas, ao nível das soluções construtivas presentes na envolvente dos edifícios de habitação, pelas recentes alterações efetuadas ao Regulamento de Desempenho Energético de Edifícios de Habitação (REH). Com o intuito de aferir o desempenho energético, através da aplicação do REH, considerou-se como caso de estudo um edifício de habitação novo, unifamiliar com tipologia T3, localizado a cerca de 10 metros acima do nível médio das águas do mar e na periferia da zona urbana de Vila Nova de Gaia. Após o levantamento das necessidades energéticas do edifício em estudo, realizaram-se diversas simulações, com o intuito de identificar e quantificar as alterações provocadas pela entrada em vigor da Portaria 379-A/2015, de 22 de outubro. Inicialmente estudou-se o comportamento térmico da habitação unifamiliar admitindo diferentes soluções construtivas: as soluções que cumpriam com as exigências em vigor até ao final de 2015 e as que cumprem as imposições atuais. Desta forma tentou perceber-se quais as implicações dessas alterações nas necessidades energéticas da habitação. Em seguida, e utilizando o mesmo conceito da simulação inicial, fez-se um estudo considerando que a fração se situava nas diferentes zonas climáticas existentes em Portugal. Para que tal fosse possível, teve que se considerar a implantação da habitação em diferentes localizações geográficas e a diferentes altitudes. Também se procurou avaliar a importância que as pontes térmicas planas assumem nas transferências de calor, nas duas estações. Assim, foi necessário fazer um pré- dimensionamento da solução estrutural adotada, quantificar a área destes elementos e o respetivo coeficiente de transmissão. Quantificou-se, posteriormente, quais as necessidades energéticas obtidas com a solução estrutural perfeitamente definida e as que se obteriam se se desprezasse a sua existência. Com as análises comparativas dos diferentes resultados obtidos, verificou-se que as atualizações das exigências regulamentares a que os edifícios de habitação estão sujeitos originam grande impacto nos sistemas construtivos adotados.