Estudo do óxido de cálcio como catalisador para a transesterificação de óleos alimentares usados

O instável mas tendencialmente crescente preço dos combustíveis associado a preocupações ambientais cada vez mais enraizadas nas sociedades, têm vindo a despoletar uma maior atenção à procura de combustíveis alternativos. Por outro lado, várias projecções indicam um aumento muito acentuado do consumo energético global no curto prazo, fruto do aumento da população e do nível de industrialização das sociedades. Neste contexto, o biodiesel (ésteres de ácidos gordos) obtido através da transesterificação de triglicerídeos de origem vegetal ou animal, surge como a alternativa “verde” mais viável para utilização em equipamentos de combustão. A reacção de transesterificação é catalisada, por norma com recurso a catalisadores homogéneos alcalinos (NaOH ou KOH). Este tipo de processo, o único actualmente com expressão a nível industrial, apresenta algumas desvantagens que, para além de aumentarem o custo do produto final, contribuem para reduzir a benignidade do mesmo: a impossibilidade de reutilização do catalisador, o aumento do número e complexidade das etapas de separação e a produção de efluentes resultantes das referidas etapas. Com o intuito de minimizar ou eliminar estes problemas, vários catalisadores heterogéneos têm vindo a ser estudados para esta reacção. Apesar de muitos apresentarem resultados promissores, a grande maioria não tem viabilidade para aplicação industrial seja devido ao seu próprio custo, seja devido aos pré-tratamentos necessários à sua utilização. Entre estes catalisadores, o óxido de cálcio é talvez o que apresenta resultados mais promissores. O crescente número de estudos envolvendo este catalisador em detrimento de outros, é por si mesmo prova do potencial do CaO. A realização deste trabalho pretendia atingir os seguintes objectivos principais: • Avaliar a elegibilidade do óxido de cálcio enquanto catalisador da reacção de transesterificação de óleos alimentares usados com metanol; • Avaliar qual a sua influência nas características dos produtos finais; • Avaliar as diferenças de performance entre o óxido de cálcio activado em atmosfera inerte (N2) e em ar, enquanto catalisadores da reacção de transesterificação de óleos alimentares usados com metanol; • Optimizar as condições da reacção com recurso às ferramentas matemáticas disponibilizadas pelo planeamento factorial, através da variação de quatro factores chave de influência: temperatura, tempo, relação metanol / óleo e massa de catalisador utilizado. O CaO utlizado foi obtido a partir de carbonato de cálcio calcinado numa mufla a 750 °C durante 3 h. Foi posteriormente activado a 900 °C durante 2h, em atmosferas diferentes: azoto (CaO-N2) e ar (CaO-Ar). Avaliaram-se algumas propriedades dos catalisadores assim preparados, força básica, concentração de centros activos e áreas específicas, tendo-se obtido uma força básica situada entre 12 e 14 para ambos os catalisadores, uma concentração de centros activos de 0,0698 mmol/g e 0,0629 mmol/g e áreas específicas de 10 m2/g e 11 m2/g respectivamente para o CaO-N2 e CaO-Ar. Efectuou-se a transesterificação, com catálise homogénea, da mistura de óleos usados utilizada neste trabalho com o objectivo de determinar os limites para o teor de FAME’s (abreviatura do Inglês de Fatty Acid Methyl Esters’) que se poderiam obter. Foi este o parâmetro avaliado em cada uma das amostras obtidas por catálise heterogénea. Os planos factoriais realizados tiveram como objectivo maximizar a sua quantidade recorrendo à relação ideal entre tempo de reacção, temperatura, massa de catalisador e quantidade de metanol. Verificou-se que o valor máximo de FAME’s obtidos a partir deste óleo estava situado ligeiramente acima dos 95 % (m/m). Realizaram-se três planos factoriais com cada um dos catalisadores de CaO até à obtenção das condições óptimas para a reacção. Não se verificou influência significativa da relação entre a quantidade de metanol e a massa de óleo na gama de valores estudada, pelo que se fixou o valor deste factor em 35 ml de metanol / 85g de óleo (relação molar aproximada de 8:1). Verificou-se a elegibilidade do CaO enquanto catalisador para a reacção estudada, não se tendo observado diferenças significativas entre a performance do CaO-N2 e do CaO-Ar. Identificaram-se as condições óptimas para a reacção como sendo os valores de 59 °C para a temperatura, 3h para o tempo e 1,4 % de massa de catalisador relativamente à massa de óleo. Nas referidas condições, obtiveram-se produtos com um teor de FAME’s de 95,7 % na catálise com CaO-N2 e 95,3 % na catálise com CaO-Ar. Alguns autores de estudos consultados no desenvolvimento do presente trabalho, referiam como principal problema da utilização do CaO, a lixiviação de cálcio para os produtos obtidos. Este facto foi confirmado no presente trabalho e na tentativa de o contornar, tentou-se promover a carbonatação do cálcio com a passagem de ar comprimido através dos produtos e subsequente filtração. Após a realização deste tratamento, não mais se observaram alterações nas suas propriedades (aparecimento de turvação ou precipitados), no entanto, nos produtos obtidos nas condições óptimas, a concentração de cálcio determinada foi de 527 mg/kg no produto da reacção catalisada com CaO-N2 e 475 mg/kg com CaO-A. O óxido de cálcio apresentou-se como um excelente catalisador na transesterificação da mistura de óleos alimentares usados utilizada no presente trabalho, apresentando uma performance ao nível da obtida por catálise homogénea básica. Não se observaram diferenças significativas de performance entre o CaO-N2 e o CaO-Ar, sendo possível obter nas mesmas condições reaccionais produtos com teores de FAME’s superiores a 95 % utilizando qualquer um deles como catalisador. O elevado teor de cálcio lixiviado observado nos produtos, apresenta-se como o principal obstáculo à aplicação a nível industrial do óxido de cálcio como catalisador para a transesterificação de óleos.

Óxido de cálcio e Lactobacillus buchneri NCIMB 40788 na ensilagem de cana-de-açúcar in natura ou queimada

Objetivou-se avaliar os efeitos da inclusão de óxido de cálcio (CaO) e/ou L. buchneri (LB) sobre as perdas e alterações químicas de silagens de cana-de-açúcar in natura ou queimada. Foram avaliadas silagens de cana-de-açúcar in natura ou queimada produzidas sem aditivo; com Lactobacillus buchneri; com óxido de cálcio equivalente 1% da matéria natural; ou com a associação do L. buchneri e do óxido de cálcio. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado em esquema fatorial (2 × 4), considerando fatores a queima (presença ou ausência) e o uso de aditivos (L. buchneri, óxido de cálcio e sua associação), cada um avaliado com três repetições. O óxido de cálcio foi mais eficiente em reduzir a variação no teor de matéria seca tanto nas silagens de cana-de-açúcar in natura quanto na queimada. Nas silagens de cana-de-açúcar sem aditivos, maiores recuperações de matéria seca foram observadas quando a ensilagem foi feita com cana in natura (63,5%) em comparação à cana queimada (46,8%). Todavia, quando utilizados aditivos, não houve diferenças entre as silagens de cana-de-açúcar in natura e queimada. A presença de óxido de cálcio foi o fator que promoveu maior diferença entre as silagens. O óxido de cálcio é eficiente em reduzir as perdas e as alterações químicas na ensilagem de cana-de-açúcar, tanto in natura quanto queimada. O L. buchneri atua eficientemente em silagens de cana-de-açúcar queimada. Silagens de cana-de-açúcar queimada são mais propensas às perdas que as de cana-de-açúcar in natura.

Óxido de cálcio como aditivo na ensilagem de cana-de-açúcar

Foram avaliados os efeitos do óxido de cálcio aplicado no momento da ensilagem nas doses de 0,5; 1 e 2% sobre a composição química de silagens de cana-de-açúcar durante a fermentação e pós-abertura. Antes da ensilagem, doses crescentes de óxido promoveram redução dos teores de FDN, FDA e lignina e aumento da hemicelulose e da digestibilidade in vitro da matéria seca (DIVMS). No momento da abertura dos silos, os teores de FDN e FDA foram superiores aos observados antes da ensilagem e menores nas silagens com doses mais altas de aditivo. Nesta mesma fase, quanto maior o nível do aditivo maior a DIVMS. do momento da abertura ao 3º dia, não houve alteração significativa nos teores de PB, FDN, FDA, lignina e hemicelulose ou na DIVMS. O teor de FDN das silagens controle e com 0,5% de aditivo aumentou do 3º ao 6º dia. Silagens com 0,5% de cal tiveram aumento do teor de FDN também do 6c ao 9ºdia, enquanto, nas silagens com 1% de cal, esse aumento ocorreu do 3º ao 9º dia e, nas silagens com 2%, não houve alteração após abertura. Na silagem com 2% de óxido de cálcio, a maior recuperação de matéria seca digestível verdadeira e de CNF ocorreu na ensilagem e, naquelas com 1 e 2% de aditivo, após a abertura do silo. A adição de cal virgem reduziu o teor de FDN das silagens em todos os momentos e manteve o teor de FDN mais estável após abertura.

Terminação de cordeiros com cana-de-açúcar in natura ou hidrolisada com óxido de cálcio em ambientes aeróbico e anaeróbico

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Ensilagem da cana-de-açúcar in natura ou queimada e aditivada ou não com óxido de cálcio

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Consumo e desempenho de ovinos alimentados com silagens de cana-de-açúcar tratadas com óxido de cálcio e cloreto de sódio

The intake and performance of lambs fed with sugarcane silages treated with whitewash and chloride sodium were evaluated. Seven treatments were used: untreated silage (control); silages treated with 0.5; 1.0 and 1.5% of CaO (whitewash); and silages treated with 0.5; 1.0 and 2.0% of NaCl, with four replicates per treatment. The animals were fed a higher amount of dry matter and total digestible nutrients when the sugarcane silages were treated with 0.5% of NaCl, 1.0 and 1.5% of CaO. The intake of neutral detergent fiber and crude protein increased when the lambs were fed silages treated with 0.5% of NaCl and 1.0% of CaO. The average daily gain did not differ among treatments. The inclusion of 0.5% of sodium chloride and 1.0% of whitewash in sugarcane silages increased the intake and improved the performance of lambs.

Propriedades físicas, químicas, antimicrobianas e biológicas de cimentos endodônticos com óxido de cálcio e resina salicilato

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos no solo do gesso produzido em diferentes reações químicas da solução de ácido sulfúrico reciclada com carbonato de cálcio residual e óxido de cálcio.

2011

Estudo da reactividade de adsorventes de cálcio para captura de CO2 num processo de pós-combustão

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Influência da adição de cálcio nas propriedades de pastas geopoliméricas destinadas a cimentação de poços de petróleo

Nowadays, the search for new technologies that are able to follow the upcoming challenges in oil industry is a constant. Always trying properties improvements of the used materials, looking for the best performance and greater life time. Besides the search for technologies that show an improvement of performance, the search for materials environmentally correct along the whole production process. In Oil well cementing, this search for new technologies passes through the development of slurry systems that support these requests and that are also environmentally friendly. In this context, the use of geopolymer slurries is a great alternative route to cementing oil wells. Besides having good properties, comparable to Portland cement slurries, this alternative material releases much less CO2 gas in the production of their root materials when compared the production of Portland cement, which releases tons of CO2. In order to improve the properties of geopolymer slurries has been added Calcium Oxide, as observed in other studies that slurries where the Calcium is present the values of compressive strength is greater. The addition has been realized based in the CaO/SiO2 molar ratio of 0.05, 0.10 and 0.15. Have been performed compressive strength tests, thickening time, rheology and fliud loss control test of the slurries, following NBR 9831, as well as the physical chemical characterization of XRD, SEM and TG. Has been observed in most of the tests the slurries follow a tendency until the ratio of 0.10, which inverses in the ratio 0.15. This behavior can be explained by two phenomena that occur simultaneously, the first one is the break of the polymer chains and a consequent increase in molucules mobility, which prevails until the ratio of 0.1, and the second is possible approach of the chains due to the capacity of the calcium ions stabilize the charges of two different aluminum. There is only one linearity in the mechanical behavior that can be attributed to the appereance of the C-S-H phase. Based on this, it is concluded that the phenomenon of breaking the polymer chains predominates until the ratio of 0.1, causing an increase of the filtrate volume, lower rheological parameters and increasing thickening time. From the ratio of 0.15 the approach of the chains predominates, and the behavior is reversed

Determinação do teor de cálcio através da termogravimetria, em medicamentos utilizados no tratamento da osteoporose: um estudo comparativo

The present study utilized the thermogravimetry (TG) and optical emission spectroscopy with inductively coupled plasma - ICP / OES to determine the calcium content in tablets of carbonate, citrate and calcium lactate used in the treatment of osteoporosis. The samples were characterized by IR, SEM, TG / DTG, DTA, DSC and XRD. The thermal analysis evaluated the thermal stability and physical-chemical events and showed that the excipients influence the decomposition of active ingredients. The results of thermogravimetry indicated that the decomposition temperature of the active CaCO3 (T = 630.2 °C) is lower compared to that obtained in samples of the tablets (633.4 to 655.2 °C) except for sample AM 2 (Ti = 613.8 oC). In 500.0 °C in the samples of citrate and calcium lactate, as well as their respective active principles had already been formed calcium carbonate. The use of N2 atmosphere resulted in shifting the initial and final temperature related to the decomposition of CaCO3. In the DTA and DSC curves were observed endo and exothermic events for the samples of tablets and active ingredients studied. The infrared spectra identified the main functional groups in all samples of active ingredients, excipients and tablets studied, such as symmetric and asymmetric stretches of the groups OH, CH, C = O. Analysis by X-ray diffraction showed that all samples are crystalline and that the final residue showed peaks indicative of the presence of calcium hydroxide by the reaction of calcium oxide with moisture of the air. Although the samples AM 1, AM 2, AM 3 and AM 6 in their formulations have TiO2 and SiO2 peaks were not observed in X-ray diffractograms of these compounds. The results obtained by TGA to determine the calcium content of the drugs studied were satisfactory when compared with those obtained by ICP-OES. In the AM 1 tablet was obtained the content of 35.37% and 32.62% for TG by ICP-OES, at 6 AM a percentage of 17.77% and 16.82% and for AM 7 results obtained were 8.93% for both techniques, showing that the thermogravimetry can be used to determine the percentage of calcium in tablets. The technique offers speed, economy in the use of samples and procedures eliminating the use of acid reagents in the process of the sample and efficiency results.

Avaliação do potencial de uso agrícola da fluorita com óxido silício (AgroSiCa), derivado da fabricação de fertilizantes fosfatados

Phosphate fertilizers are critical for crop production in tropical soils, which are known for having high phosphate-fixing capacity and aluminium saturation, as well as low pH and calcium contents. Fluorine is a component of many phosphate rocks used to make phosphate fertilizers, via a process that generates hexafluorosilicic acid (H2SiF6). While many treatment technologies have been proposed for removal of fluorine in industrial facilities, little attention has been given to a process of neutralizing H2SiF6 with calcium oxide aiming to find out an alternative and sustainable use of a by-product with a great potential for beneficial use in tropical agriculture. This study evaluated the effect of a by-product of phosphoric acid production (fluorite with silicon oxide, hereafter called AgroSiCa) in levels of phosphorus (P), calcium (Ca), silicon (Si), aluminum (Al) and fluorine (F) and some others parameters in soils as on growth of soybean and corn. Experiments were conducted in a greenhouse condition at the Federal University of Lavras (UFLA), Lavras, Minas Gerais, using different types of soils in tropical regions and different doses of AgroSiCa. The application of AgroSiCa resulted in a slight increase in soil pH and significant increases in calcium, phosphorus and silicon in the soil solution and the shoots of corn and soybeans. We also found very low levels of fluoride in all soil leachates. A significant reduction of labile aluminum levels found in all soils after the cultivation of corn and soybeans. In sum, AgroSiCa improved soil properties and contributed to better growth of both cultures. In sum, AgroSiCa improved soil properties and contributed to a better growth of both crops. Our results show that reacting H2SiF6 derived from the wet-process phosphoric acid production with calcium oxide leads to a by-product with potential for agricultural use, especially when applied in highly-weathered soils. Besides providing calcium and silicon to plants, the use of such by-product in soils with high phosphate-fixing capacity and high aluminium saturation delivers additional benefits, since fluoride and silicon can play an important role in improving soil conditions due to the formation of less plant-toxic forms of aluminium, as well as upon decreasing phosphate fixation, thus improving root development and making fertilizer-derived phosphate more available for plant growth.

Utilização de resíduo de mármore e de óxido de boro em escórias sintéticas dessulfurantes para aços.

O mercado atual exige das indústrias siderúrgicas aços de melhor qualidade produzidos por meio de processos que causem menor impacto ao meio ambiente. Dessa forma, este trabalho teve como objetivo reciclar o resíduo de mármore gerado na indústria de rochas ornamentais, que possui em sua composição óxido de cálcio (CaO) e óxido de magnésio (MgO). O CaO é suficiente para substituir a cal nas escórias e o MgO contribui para a diminuição do desgaste dos refratários, através do emprego do resíduo no processo produtivo do aço. Além disso, foi realizada a substituição da fluorita por óxido de boro como fluxante na composição de misturas dessulfurantes. O resíduo de mármore foi caracterizado utilizando as seguintes técnicas: análise química via EDXFR, análise granulométrica via espalhamento de luz, área de superfície específica pelo método BET, difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise de micro-regiões por EDS. Visando verificar a eficiência na dessulfuração, foram formuladas misturas sintéticas utilizando a cal convencional ou resíduo de mármore, e a fluorita ou o óxido de boro. As misturas foram formuladas com o auxílio dos programas de termodinâmica computacional, Thermo-Calc e FactSage. Estas misturas foram adicionadas no aço fundido a temperatura de 1600°C sob atmosfera de argônio e agitadas por meio de um rotor de alumina. Amostras de metal foram retiradas para verificar a variação do teor de enxofre durante o experimento. O resíduo de mármore caracterizado, apresentou em sua composição 40% de CaO e 14% de MgO, na forma dos carbonatos CaCO3 e MgCO3. Obteve uma perda de massa de 42,1%, na forma de CO2 a temperatura de 780°C. Os experimentos mostraram que, as misturas testadas apresentaram, na maioria dos casos, eficiência de dessulfuração acima de 60%.

Influência da adição de cálcio nas propriedades de pastas geopoliméricas destinadas a cimentação de poços de petróleo

Nowadays, the search for new technologies that are able to follow the upcoming challenges in oil industry is a constant. Always trying properties improvements of the used materials, looking for the best performance and greater life time. Besides the search for technologies that show an improvement of performance, the search for materials environmentally correct along the whole production process. In Oil well cementing, this search for new technologies passes through the development of slurry systems that support these requests and that are also environmentally friendly. In this context, the use of geopolymer slurries is a great alternative route to cementing oil wells. Besides having good properties, comparable to Portland cement slurries, this alternative material releases much less CO2 gas in the production of their root materials when compared the production of Portland cement, which releases tons of CO2. In order to improve the properties of geopolymer slurries has been added Calcium Oxide, as observed in other studies that slurries where the Calcium is present the values of compressive strength is greater. The addition has been realized based in the CaO/SiO2 molar ratio of 0.05, 0.10 and 0.15. Have been performed compressive strength tests, thickening time, rheology and fliud loss control test of the slurries, following NBR 9831, as well as the physical chemical characterization of XRD, SEM and TG. Has been observed in most of the tests the slurries follow a tendency until the ratio of 0.10, which inverses in the ratio 0.15. This behavior can be explained by two phenomena that occur simultaneously, the first one is the break of the polymer chains and a consequent increase in molucules mobility, which prevails until the ratio of 0.1, and the second is possible approach of the chains due to the capacity of the calcium ions stabilize the charges of two different aluminum. There is only one linearity in the mechanical behavior that can be attributed to the appereance of the C-S-H phase. Based on this, it is concluded that the phenomenon of breaking the polymer chains predominates until the ratio of 0.1, causing an increase of the filtrate volume, lower rheological parameters and increasing thickening time. From the ratio of 0.15 the approach of the chains predominates, and the behavior is reversed

Produção de fibras de hidroxiapatite por electrofiação

Dissertação apresentada na Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa para obtenção do grau de Mestre em Biotecnologia