Microalgas na Produção de Biodiesel: Extração e Composição Lipídica

The uninterrupted rise in emission of greenhouse gases open way to the use of biofuels, due to politics that focus on fuel safe, clean and renewable. The use of microalgae for biodiesel production has been described as one of the most promising sources of biomass for biofuels. The aim of this study was to evaluate the extraction and lipid profile of the microalgae Dunaliella tertiolecta, Isochrysis galbana and Tetraselsim gracilis. The extractions were performed with solvents chloroform /methanol and petroleum ether. The lipid profile was analyzed by gas chromatography after transesterification.The petroleum ether showed more efficiency in the extraction, the best result obtained was in the microalgae D. tertiolecta with 19.52% of lipid. The lipid profile analysis indicated a biodiesel stable to oxidation and elevated viscosity

Síntese, Caracterização Estrutural e Análise do Potencial Catalítico, para a Preparação de Biodiesel, de Niobatos Não Estequiométricos com Estrutura Tungstênio Bronze

Pós-graduação em Química - IBILCE

Thermal stability of sewage sludge pyrolysis oil

The stability of the oil phase obtained from intermediate pyrolysis process was used for this investigation. The analysis was based on standard methods of determining kinematic viscosity, gas - chromatography / mass - spectrometry for compositional changes, FT-IR for functional group, Karl Fischer titration for water content and bomb calorimeter for higher heaating values. The methods were used to determine changes that occurred during ageing. The temperatures used for thermal testing were 60 °C and 80 °C for the periods of 72 and 168 h. Methanol and biodiesel were used as solvents for the analysis. The bio-oil samples contained 10 % methanol, 10 % Biodiesel, 20 % Biodiesel and unstabilised pyrolysis oil. The tests carried out at 80 °C showed drastic changes compared to those at 60 °C. The bio-oil samples containing 20 % biodiesel proved to be more stable than those with 10 % methanol. The unstabilised pyrolysis oil showed the greatest changes in viscosity, composition change and highest increase in water content. The measurement of kinematic viscosity and gas chromatograph mass spectrometry were found to be more reliable for predicting the ageing process.

Biodiesel a partir de óleos de alta acidez: desenvolvimento de um processo catalítico homogêneo

O presente trabalho visa o desenvolvimento de um processo para a produção de biodiesel partindo de óleos de alta acidez, aplicando um processo em duas etapas de catálise homogênea. A primeira é a reação de esterificação etílica dos ácidos graxos livres, catalisada por H2SO4, ocorrendo no meio de triglicerídeos e a segunda é a transesterificação dos triglicerídeos remanescentes, ocorrendo no meio dos ésteres alquílicos da primeira etapa e catalisada com álcali (NaOH) e álcool etílico ou metílico. A reação de esterificação foi estudada com uma mistura modelo consistindo de óleo de soja neutro acidificado artificialmente com 15%p de ácido oleico PA. Este valor foi adotado, como referência, devido a certas gorduras regionais (óleo de mamona advinda de agricultura familiar, sebos de matadouro e óleo de farelo de arroz, etc.) apresentarem teores entre 10-20%p de ácidos graxos livres. Nas duas etapas o etanol é reagente e também solvente, sendo a razão molar mistura:álcool um dos parâmetros pesquisados nas relações 1:3, 1:6 e 1:9. Outros foram a temperatura 60 e 80ºC e a concentração percentual do catalisador, 0,5, 1,0 e 1,5%p, (em relação à massa de óleo). A combinatória destes parâmetros resultou em 18 reações. Dentre as condições reacionais estudadas, oito atingiram acidez aceitável inferior a 1,5%p possibilitando a definição das condições para aplicação ótima da segunda etapa. A melhor condição nesta etapa ocorreu quando a reação foi conduzida a 60°C com 1%p de H2SO4 e razão molar 1:6. No final da primeira etapa foram realizados tratamentos pertinentes como a retirada do catalisador e estudada sua influência sobre a acidez final, utilizando-se de lavagens com e sem adição de hexano, seguidas de evaporação ou adição de agente secante. Na segunda etapa estudaram-se as razões molares de óleo:álcool de 1:6 e 1:9 com álcool metílico e etílico, com 0,5 e 1%p de NaOH assim como o tratamento da reação (lavagem ou neutralização do catalisador) a 60°C, resultando em 16 experimentos. A melhor condição nesta segunda etapa ocorreu com 0,5%p de NaOH, razão molar óleo:etanol de 1:6 e somente as reações em que se aplicaram lavagens apresentaram índices de acidez adequados (<1,0%p) coerentes com os parâmetros da ANP.

Produção de biodiesel de blendas dos óleos de mamona e arroz em escala piloto

A utilização do óleo de mamona como matéria-prima para produção de biodiesel mostra-se inviável na combustão interna do motor devido sua natureza química incomum que lhe confere especificações acima do permitido nas especificações técnicas da legislação nacional brasileira. Desta forma, a blenda com óleo de arroz refinado (OM:OA) qualifica o biodiesel atendendo a legislação nacional, além de corrigir a elevada acidez do óleo bruto de mamona prejudicial ao processo de transesterificação homogênea básica. No presente estudo realizou-se a produção de biodiesel etílico em escala piloto a partir de blendas de óleo bruto de mamona e óleo refinado de arroz em dois processos: o primeiro processo adotando a mistura direta dos dois óleos e o segundo processo pela esterificação antecipada do óleo bruto de mamona. Ambos os processos foram aplicados visando tanto definir os critérios de processo (acidez inicial) quanto o cumprimento das especificações técnicas (viscosidade e densidade). A produção em escala piloto (200 litros/batelada) foi realizada na Usina Demonstrativa para Produção de Biodiesel – BIOSUL (Edital FINEP, 2005) da Universidade Federal do Rio Grande - FURG utilizando em ambos os processos transesterificação, com hidróxido de sódio, e esterificação com ácido sulfúrico. Os processos apresentaram resultados satisfatórios, sendo o processo de mistura direta (Processo A) o que obteve melhores rendimentos (94,04%, blenda 20:80) enquanto que o processo de pré- esterificação (Processo B) foi aquele que proporcionou a maior fração de óleo de mamona na blenda (80,36%, 33:67). Os resultados para o Processo A de glicerol livre, monoacilgliceróis, diacilgliceróis, triacilgliceróis e de glicerol total foram, respectivamente, de 1,322 %, 6,092 %, 1,000 %, 0,884 e 3,152%. Neste estudo foi comprovada a viabilidade do processamento, em batelada, de blendas dos óleos de mamona e arroz. O óleo de mamona bruto pode ser utilizado em até 30% produzindo biodiesel dentro da legislação, verificando-se assim a viabilidade do uso da mamona na produção de biocombustíveis.

Estudo da síntese do biodiesel etílico utilizando misturas de óleos mamona/soja em diferentes proporções

No presente trabalho foi utilizado o processo de produção de biodiesel a partir da transesterificação de blendas de óleo de mamona e soja com etanol empregando-se como catalisador NaOH e posterior adição de H2SO4 para a neutralização do catalisador, visando a quebra de sabões e a melhor separação do biodiesel de seus co-produtos. Foi investigada a reação de transesterificação em blendas de óleo de mamona:soja nas proporções de 10:90, 20:80, 30:70, 40:60, 50:50, 60:40, 70:30, 80:20 e 90:10, sendo que as proporções que apresentaram melhores rendimentos foram 30:70, 60:40 e 80:20. O biodiesel obtido das blendas como melhor rendimento foram submetidos a medições viscosimétricas, sendo a proporção 30:70 a que apresentou a viscosidade mais próxima à especificada pela ANP (6,12 mm2 /s). O biodiesel etílico produzido com a blenda 30:70 obtido na transesterificação foi submetido a esterificação para diminuir o índice de acidez, utilizando H2SO4 como catalisador em concentrações de 5% e 10% em relação a massa de ácidos graxos livres, com álcool etílico numa razão molar de 60:1 e 80:1 álcool:ácido graxo. Para a reação de transesterificação, também foi estudada, a influência da concentração do catalisador no rendimento de biodiesel etílico e na formação de sabão. A quantidade de sabão formado no processo variou de 5,70% a 9,54% para 1% a 2% de catalisador, respectivamente.

Uso da glicerina oriunda da síntese do biodiesel em sistemas microemulsionados visando aplicação de herbicidas

The program PROBIODIESEL from the Ministry of Science and Technology has substantially increased glycerine, obtained as a sub-product of biodiesel production process, making it necessary to seek alternatives for the use of this co-product. On the other hand, herbicides although play a role of fundamental importance in the agricultural production system in force, have been under growing concern among the various segments of society because of their potential environmental risk. In this work, we used glycerin in microemulsion systems for application of herbicides, to improve efficiency and lower environmental pollution caused by the loss of those products to the environment. To obtain the systems of microemulsinados were used Unitol L90 NP and Renex 40 as surfactants, butanol as co-surfactant, coconut oil as oil phase and aqueous phase as we used solutions of glycerin + water. Through the determination of phase diagrams, the microemulsion region was found in the system E (L90 Unitol, coconut oil and glycerin + water 1:1). Three points were chosen to the aqueous phase rich in characterization and application in the solubilization of glyphosate and atrazine. Three experiments were performed in Horta, Department of Plant Sciences, Plant Science Sector, UFERSA, Mossoró-RN. The first experiment was conducted in randomized complete blocks with 20 treatments and four replications. The treatments consisted of five doses of the herbicide glyphosate (0.0, 0.45, 0.9, 1.35 and 1.8 L ha-1) diluted with four sauces: C1, C2, C3 (microemulsions) and C4 (water). The phytotoxicity of Brachiaria brizantha was measured at 7, 14, 28 and 60 DAA (days after application). At 60 DAA, we evaluated the biomass of plants. The second experiment was developed in randomized complete blocks with 20 treatments and four repetitions. The treatments consisted of five doses of the herbicide atrazine (0.0, 0.4, 0.8, 1.6 and 2.4 L ha-1) diluted with four sauces: C1, C2, C3 (microemulsions) and C4 (water). The phytotoxicity on Zea mays and Talinum paniculatum was evaluated at 2, 7, 20 DAA. The experiment III was developed in randomized complete blocks with 16 treatments and three repetitions. The treatments consisted of 16 combinations among the constituents of the microemulsion: Unitol L90 surfactant (0.0, 1.66, 5.0, 15 %) and glycerin (0.0, 4.44, 13.33 and 40.0 %). The phytotoxicity on Zea mays was evaluated at 1, 7 and 14 DAA. At 14 DAA, we evaluated the biomass of plants. The control plants using the microemulsions was lower than in the water due to the poisoning caused by the initial microemulsions in the leaves of the plants, a fact that hinders the absorption and translocation of the herbicide. There was no toxicity in Zea mays plants caused by the herbicide, however, were highly intoxicated by microemulsions. T. paniculatum was better controlled in spraying with the microemulsions, regardless of the dose of the herbicide. The glycerine did not cause plant damage. Higher poisoning the plants are caused by tensoactive Unitol L90 and higher rates occur with the use of higher concentrations of surfactant and glycerin, or microemulsion. The microemulsions used hampered the action of glyphosate in controlling B. brizantha and caused severe poisoning in corn, and these poisonings attributed mainly to the action of surfactant

Estudo da influência de parâmetros ambientais (Fe e N) na produtividade lipídica da microalga Chlamydomonas sp.

Mestrado em Engenharia Química - Ramo Tecnologias de Protecção Ambiental

Fabricació i anàlisi del biodièsel

La producció de biodièsel a partir d'olis de cuina utilitzats, amb l'objectiu de transformar un residu en un producte amb valor comercial i ambiental, és més net que els combustibles fòssils i contribueix a disminuir el gran consum de petroli que estem fent. En una primera part teòrica s’ha realitzat un treball de recerca d' informació del biodièsel per saber si és un bon combustible i si podria ser un possible substitut dels combustibles fòssils. En quant a la part pràctica l'objectiu principal ha estat fabricar el biodièsel . Les matèries primeres són oli de gira-sol i oli de cuina utilitzat, per tal de comparar les seves qualitats. S’ha arribat a la conclusió que presenten característiques molt semblants. Després de fer les anàlisis físico-químics de qualitat vam fer una mescla dels dos biodièsels fabricats, i el vam provar en un motor Dièsel per comprovar si funciona correctament i fer una comparació dels gasos emesos pel nostre combustible amb els emesos pel gasoil comercial. El resultat va ser molt positiu ja que el motor va funcionar correctament, i la comparació de gasos va sortir tal i com esperàvem ja que les quantitats de diòxid i monòxid de carboni emeses eren menors que en el gasoil.

ANÁLISE COMPARATIVA DO CONTEÚDO EM ESTEROIDES LIVRES DE DIFERENTES ÓLEOS, GORDURAS E BIODIESEIS POR CROMATOGRAFIA GASOSA

In this study, the percentage content of free steroid in oils, fats and biodiesel was analyzed. For this, the saponification reaction on a microscale was used, and this procedure for extraction of unsaponifiable fraction was studied in several experimental steps. After the process of saponification, the unsaponifiable fraction was analyzed by gas chromatography with flame ionization detector, where all steroids present in each oil, fat and biodiesel were identified and their contents determined and compared to their respective biodiesel. A reduction in unsaponifiable fraction of each oil and fat and its biodiesel was noted, as well as a reduction in the content of free steroids. The results showed that, compared to the sedimentation problem of steroids in biodiesel, some raw materials, such as chicken fat and babassu oil may be promising because they have low content and high reduction percentages of steroids when converted to biodiesel.

Simultaneous allergen inactivation and detoxification of castor bean cake by treatment with calcium compounds

Ricinus communis L. is of great economic importance due to the oil extracted from its seeds. Castor oil has been used for pharmaceutical and industrial applications, as a lubricant or coating agent, as a component of plastic products, as a fungicide or in the synthesis of biodiesel fuels. After oil extraction, a castor cake with a large amount of protein is obtained. However, this by-product cannot be used as animal feed due to the presence of toxic (ricin) and allergenic (2S albumin) proteins. Here, we propose two processes for detoxification and allergen inactivation of the castor cake. In addition, we establish a biological test to detect ricin and validate these detoxification processes. In this test, Vero cells were treated with ricin, and cell death was assessed by cell counting and measurement of lactate dehydrogenase activity. The limit of detection of the Vero cell assay was 10 ng/mL using a concentration of 1.6 x 10(5) cells/well. Solid-state fermentation (SSF) and treatment with calcium compounds were used as cake detoxification processes. For SSF, Aspergillus niger was grown using a castor cake as a substrate, and this cake was analyzed after 24, 48, 72, and 96 h of SSF. Ricin was eliminated after 24 h of SSF treatment. The cake was treated with 4 or 8% Ca(OH)2 or CaO, and both the toxicity and the allergenic properties were entirely abolished. A by-product free of toxicity and allergens was obtained.

Avaliação da estabilidade térmica e oxidativa dos biodieseis de algodão, girassol, dendê e sebo bovino

The search for new sources of environmentally friendly energy is growing every day. Among these alternative energies, biodiesel is a biofuel that has had prominence in world production. In Brazil, law 11.097, determine that all diesel sold in the country must be made by mixing diesel/biodiesel. The latter called BX, , where X represents the percent volume of biodiesel in the diesel oil, as specified by the ANP. In order to guarantee the quality of biodiesel and its mixtures, the main properties which should be controlled are the thermal and oxidative stability. These properties depend mainly of the chemical composition on the raw materials used to prepare the biodiesel. This dissertation aims to study the overall thermal and oxidative stability of biodiesel derived from cotton seed oil, sunflower oil, palm oil and beef tallow, as well as analyze the properties of the blends made from mineral oil and biodiesel in proportion B10. The main physical-chemical properties of oils and animal fat, their respective B100 and blends were determined. The samples were characterized by infrared and gas chromatography (GC). The study of thermal and oxidative stability were performed by thermogravimetry (TG), pressure differential scanning calorimeter (PDSC) and Rancimat. The obtained biodiesel samples are within the specifications established by ANP Resolution number 7/2008. In addition, all the blends and mineral diesel analyzed presented in conformed withthe ANP Regularion specifications number 15/2006. The obtained results from TG curves data indicated that the cotton biodiesel is the more stable combustible. In the kinetic study, we obtained the following order of apparent activation energy for the samples: biodiesel from palm oil > sunflower biodiesel > tallow biodiesel > cotton biodiesel. In terms of the oxidative stability, the two methods studied showed that biodiesel from palm oil is more stable then the tallow. Within the B100 samples studied only the latter were tound to be within the standard required by ANP resolution N° 7. Testing was carried out according to the EN14112. This higher stability its chemical composition

Production of biodiesel from animal fat using supercritical ethanol

Biodiesel is currently produced from a catalytic transesterification reaction of various types of edible and non-edible oil with methanol. The use of waste animal tallow instead of edible oils opens a route to recycle this waste. This material has the advantage of lower costs but the problem of high content of free fatty acids, becoming necessary a pre-esterification reaction that increases the cost of the catalytic process. The production of biodiesel using supercritical alcohols is appropriate for materials with high acidity and water content, therefore the use of this process with animal fat is a promising alternative. Ethanol has been used because it can be produced from biomass via fermentation resulting in a complete renewable biodiesel, instead of methanol that derives from fossil feedstocks. Two different processes have been studied: first, the direct transesterification of animal fat using supercritical ethanol and second a two-step process where the first step is a hydrolysis of the animal fat and the second step is the esterification of the resulting fatty acids. The temperature, the molar ratio ethanol:fat and the time have been modified in the different reactions to study the effect in the final conversion and the degradation of the unsaturated fatty acid esters, main inconvenient of these high temperature and pressure processes.

Abordagem tecnológica da síntese de carbonato de glicerila: ensaios físico-químicos, espectroscópicos e viabilidade econômica

Este trabalho trata da proposta para a produção carbonato de glicerila como continuação de trabalho de Mestrado. Propõe-se estabelecer uma sequência para a obtenção e a purificação do produto, que envolve remoção e o aproveitamento de amônia e a remoção de eletrólitos, bem como a utilização de novos catalisadores. De maneira geral, análises espectrofotométricas demonstraram que o produto purificado apresentou características semelhantes às da especificação constante de produto já existente no mercado cedido para comparação (JEFFSOL®, Huntsman). Além disso, foi calculado o custo de produção tanto em escala laboratorial como em escala industrial. Análises de Ressonância Magnética Nuclear e Cromatografia a Gás, aliadas à Espectrofotometria no Infravermelho permitiram avaliar tanto a evolução das reações, bem como os rendimentos reacionais. Foi demonstrada a aplicabilidade das técnicas de RMN 1H e 13C para o cálculo dos rendimentos reacionais, bem como para a elucidação dos mecanismos reacionais. A partir de análises em escala laboratorial, foi possível verificar que, para as condições reacionais estudadas foram obtidas baixas conversões da glicerina e baixas seletividades para o carbonato de glicerila. E ainda, o sulfato de zinco apresentou o melhor desempenho. É importante salientar que, mesmo para baixas conversões, sua produção ainda é economicamente viável devido ao seu elevado valor de mercado. O estudo da produção em escala industrial contemplou a síntese de fluxograma de processo e posterior simulação, incluindo o dimensionamento dos principais equipamentos de processo para fins de análise econômica, via calculo de custos de capital (CAPEX) e operacionais (OPEX). Os resultados indicaram viabilidade econômica do projeto, sendo demonstrado que a implantação de uma nova unidade de produção de carbonato de glicerila pode ser bastante rentável mesmo para baixos rendimentos. O produto obtido possui diversas e interessantes aplicações cosméticas e farmacêuticas, principalmente por ser um tensoativo não iônico, de baixa toxicidade, biodegradável e produzido a partir de fontes renováveis. Assim, o carbonato de glicerila produzido é uma interessante forma de aproveitamento da glicerina proveniente da fabricação de biodiesel.

Produção de lipidios funcionais por ação de lipase fúngica

A modificação estrutural de óleos e gorduras é uma das principais áreas de interesse de pesquisa em diferentes setores industriais. No caso da indústria de alimentos, a interesterificação é empregada para melhorar propriedades nutricionais e funcionais, em que se obtêm compostos diferentes dos que lhes deram origem. As lipases microbianas são os biocatalisadores mais utilizados industrialmente, por serem mais estáveis, específicas e com propriedades bem mais diversificadas que as lipases de outras fontes. Este trabalho objetivou, primeiramente, a caracterização da gordura da pele de frango (GPF) e sua comparação com óleo de soja, como referência, visando a utilização de GPF em reações de interesterificação. Para isto foram caracterizados quanto aos índices de rancidez hidrolítica e oxidativa, bem como de matéria insaponificável, índices de saponificação, refração e iodo. Foi realizado ainda o fracionamento e perfil de ácidos graxos destes lipídios e suas frações, com o cálculo de seus índices nutricionais. Foi verificado que a GPF apresentou qualidade satisfatória devido aos baixos índices de acidez (0,65 g ácido oleico.100 g -1 ), peróxido (2,14 meq.kg-1 ), p-anisidina (0,70 unidades de absorvância.g-1 ), além de fonte de ácidos graxos mono-insaturados (40%), sendo fonte promissora para estudos de interesterificação. Em um segundo momento o objetivo foi produzir lipídios modificados ricos em ácidos graxos essenciais a partir da gordura da pele de frango e ácidos graxos ramificados, utilizando lipase sn-1,3 específica e interesterificação do tipo acidólise. Foram estudados os fatores concentração de enzima, adição de água, proporção de substratos e tempo, segundo um planejamento experimental fatorial completo 2 4 . As separações analíticas foram executadas em placas de cromatografia de camada delgada, sendo as frações posteriormente extraídas, ressuspensas e injetadas no cromatógrafo a gás. Foi verificado que a adição de água ao meio reacional apresentou efeito significativo (p<0,05) para todos ácidos graxos avaliados dos triacilgliceróis, sendo que para o ácido essencial linoleico (C18:2) o efeito do tempo de reação também foi significativo, sendo verificado que quanto maior o tempo de reação, menor a quantidade de água a ser adicionada. Em um terceiro momento, o objetivo foi produzir éster fenólico a partir do DHCA, além de realizar reações de transesterificação deste éster com tricaprilina. Para a reação de transesterificação, foi utilizado um delineamento composto central rotacional (DCCR) variando a quantidade de enzima, tempo de reação e temperatura sobre a resposta (%) dos reagentes consumidos. A lipase Novozym® 435 de Candida antarctica foi utilizada como catalisador de todas reações. Foi verificado que a maior produção de éster (50%) ocorreu em oito dias. Nas reações de transesterificação, as relações molares em que houve maior consumo do éster produzido foram 1:5 e 1:10, sendo obtidos 21,1% e 29,6% de residual de dihidrocafeato de octila, respectivamente em 24 h. Foi observado que em altas temperaturas e tempo superior a 26 h, houve o menor residual de dihidrocafeato de octila (18,2%). Foram identificados três diferentes compostos fenólicos, contendo em sua estrutura dihidrocafeato de octila e ácido caprílico.