Heterogeneous catalysts for biodiesel production

The production of biodiesel is greatly increasing due to its enviromental benefits. However, production costs are still rather high, compared to petroleum-based diesel fuel. The introduction of a solid heterogeneous catalyst in biodiesel production could reduce its price, becoming competitive with diesel also from a financial point of view. Therefore, great research efforts have been underway recently to find the right catalysts. This paper will be concerned with reviewing acid and basic heterogeneous catalyst performances for biodiesel production, examining both scientific and patent literature.

Biogas production from novel substrates

Biogas production is the conversion of the organic material into methane (CH4) and carbon dioxide (CO2) under anaerobic conditions. Anaerobic digestion (AD) is widely used in continental and Scandinavian communities as both a waste treatment option and a source of renewable energy. Ireland however lags behind this European movement. Numerous feedstocks exist which could be digested and used to fuel a renewable transport fleet in Ireland. An issue exists with the variety of feedstocks; these need to be assessed and quantified to ascertain their potential resource and application to AD. From literature the ideal C:N ratio is between 25 and 30:1. Low levels of C:N (<15) can lead to problems with ammonia inhibition. Within the digester a plentiful supply of nutrients and a balanced C:N is required for stable performance. Feedstocks were sampled from a range of over 100 different substrates in Ireland including for first, second and third generation feedstocks. The C:N ranged from 81:1 (Winter Oats) to 7:1 (Silage Effluent). The BMP yields were recorded ranging from 38 ± 2.0 L CH4 kg−1 VS for pig slurry (weaning pigs) to 805 ± 57 L CH4 kg−1 VS for used cooking oil (UCO). However the selection of the best preforming feedstock in terms of C:N ratio or BMP yield alone is not sufficiently adequate. A total picture has to be created which includes C:N ratio, BMP yield, harvest yield and availability. Potential feedstocks which best meet these requirements include for Grass silage, Milk processing waste (MPW) and Saccharina latissima. MPW has a potential of meeting over 6 times the required energy for Ireland’s 2020 transport in energy targets. S. Latissima recorded a yield of over 10,000 GJ ha-1 yr-1 which out ranks traditional second generation biofuels by a factor of more than 4.

Effect of Inhibitor Compounds on N-epsilon-(Carboxymethyl)lysine (CML) and N-epsilon-(Carboxyethyl)lysine (CEL) Formation in Model Foods

The possible adverse effects on health of diet-derived advanced glycation endproducts (AGES) and advanced lipoxidation endproducts (ALES) is of current interest. This study had the objective of determining the effects of the addition of AGE/ALE inhibitors and different types of sugar and cooking oil on N-epsilon-(carboxymethyl)lysine (CML) and N-epsilon-(carboxyethyl)lysine (CEL) formation in model foods (sponge cakes). The cake baked using glucose produced the highest level of CML (2.07 +/- 0.24 mmol/mol lysine), whereas the cake baked using fructose produced the highest concentration of CEL (25.1 +/- 0.15 mmol/mol lysine). There were no significant differences between CML concentrations formed in the cakes prepared using different types of cooking oil, but significant differences (P

Estudo comparativo da utilização do biodiesel produzido a partir de óleos alimentares usados e do gasóleo numa frota industrial

A definição de teores mínimos de incorporação de biocombustíveis, constitui objeto de discussão entre grupos pro-desenvolvimento e ambientalistas. Esses últimos argumentam que as consequências da utilização desta fonte energética ainda são desconhecidas. Além disso, alegam que a produção de biocombustíveis é, em parte, responsável pelo aumento no preço dos alimentos, encoraja a conversão de florestas em monoculturas e conduz à exploração de trabalhadores em países em desenvolvimento (PEDs). Para responder à dependência energética dos combustíveis de origem fóssil, e ajudar a reduzir as emissões de gases com efeito de estufa, sobretudo no sector dos transportes, o biodiesel produzido a partir de óleos alimentares usados têm sido apontado como uma “solução verde” capaz de minimizar o problema das alterações climáticas e valorizar um resíduo, e simultaneamente conferir ao setor energético um pouco mais de independência. De forma a desmistificar e clarificar um pouco estas premissas, a presente dissertação pretende fazer um estudo de avaliação do impacto da utilização do biodiesel, nomeadamente no que diz respeito às emissões gasosas. Posteriormente realizou-se, tomando como referência uma pequena frota industrial existente, uma análise comparativa dos consumos e emissões dos principais poluentes decorrentes da utilização do biodiesel em diferentes percentagens de incorporação no gasóleo, comparativamente ao gasóleo puro. O trabalho culmina com uma abordagem técnica sobre o comportamento de um veículo equipado com um motor de ignição por compressão, utilizando como biocombustível o biodiesel.

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.

Production of chitin-glucan complex by Pichia pastoris

Dissertation for the Degree of Master in Biotechnology

Substitution of dietary monounsaturated fatty acids for saturated fatty acids in a free-living population: a feasibility study

The fatty acid composition of the diet of seven free-living subjects (five men and two women) aged 41–56 years was altered for 1 month. The aim was to increase the intake of monounsaturated fatty acids (MUFAs) from subjects current habitual levels of 12% dietary energy to a target intake of 18% dietary energy, and to decrease saturated fatty acid (SFA) from habitual levels of 16% dietary energy to target levels of 10% dietary energy. The change in fatty acid intake was achieved by supplying volunteers with foods prepared using MUFA-containing spreads or olive oil (ready meals, sweet biscuits and cakes) and also by supplying spreads, cooking oil and MUFA-enriched milk for domestic use. Body weight and plasma total cholesterol measurements were made at baseline and at 2 and 4 weeks on the diet as an aid to maintaining subject compliance. MUFA consumption was significantly increased from 12% dietary energy to 16% dietary energy (P<0.01), and SFA intake was reduced from 16% dietary energy to 6% dietary energy (P<0.01) during the 4-week intervention. The diet failed to achieve the target increase in MUFA but exceeded the target reduction in SFA. This was due to the fact that subjects reduced their total fat intake from a mean habitual level of 38% dietary energy to a mean level of 30% dietary energy. During the dietary period, mean plasma cholesterol levels were lower at 2 weeks (P<0.01) and at 4 weeks (P<0.01) than the baseline, with a mean reduction of 20% over the dietary period. This study demonstrates the difficulty of achieving increased MUFA intakes (by SFA substitution) in free-living populations when only a limited range of fatty-acid modified food products are provided to volunteers.

World soybean trade : growth and sustainability

Soybeans can be consumed directly as food, and in China hey are the major ingredient in food products such as tofu and soy milk, but direct consumption is small relative to their wider use in animal feed, and it is the requirement for livestock feed that drives international trade. Rapid growth of economies and population, especially in Asia, has led to increased demand for animal protein and cooking oil. This paper analyses the recent growth in supply of soybeans from North and South America to China, and considers the factors that may affect this trade in future; a contrast is made with supply from North and South America to Europe, which has not been increasing. The constraints preventing an increase in supply of soybeans to Europe are reviewed. The paper concludes with brief discussion of the factors which will affect world markets for soybeans and soybean products in future.

Cassava wastewater as a substrate for the simultaneous production of rhamnolipids and polyhydroxyalkanoates by Pseudomonas aeruginosa

Glycerol, cassava wastewater (CW), waste cooking oil and CW with waste frying oils were evaluated as alternative low-cost carbon substrates for the production of rhamnolipids and polyhydroxyalkanoates (PHAs) by various Pseudomonas aeruginosa strains. The polymers and surfactants produced were characterized by gas chromatography-mass spectrophotometry (MS) and by high-performance liquid chromatography-MS, and their composition was found to vary with the carbon source and the strain used in the fermentation. The best overall production of rhamnolipids and PHAs was obtained with CW with frying oil as the carbon source, with PHA production corresponding to 39% of the cell dry weight and rhamnolipid production being 660 mg l(-1). Under these conditions, the surface tension of the culture decreased to 30 mN m(-1), and the critical micelle concentration was 26.5 mg l(-1). It would appear that CW with frying oil has the highest potential as an alternative substrate, and its use may contribute to a reduction in the overall environmental impact generated by discarding such residues.

Additional steps in mechanical recyling of PET

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Characterization of Post-Consumer PET after Removal of the Original Surface: Influence of Raw Material

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Structure, properties and applications of rhamnolipids produced by Pseudomonas aeruginosa L2-1 from cassava wastewater

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Cassava wastewater as a substrate for the simultaneous production of rhamnolipids and polyhydroxyalkanoates by Pseudomonas aeruginosa

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Produção de biodiesel a partir de óleo residual reciclado e realização de testes comparativos com outros tipos de biodiesel e proporções de mistura em um moto-gerador

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEIS

Gestão de óleos e gorduras residuais de fritura em Campinas, SP

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)