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.

Síntese de biodiesel etílico de girassol utilizando transesterificação alcalina seguido da adição on pot de H2SO4

No presente trabalho foi investigada a adição on pot de H2SO4 no processo de transesterificação do óleo de girassol com etanol e metanol empregando catalisador alcalino (NaOH e KOH). Após o processo, ocorreu uma eficiente separação tanto do biodiesel etílico como metílico de seus co-produtos. Com a adição on pot de H2SO4 todo sabão formado no meio reacional foi transformado em ácidos graxos livres e o catalisador em sal (Na2SO4 ou K2SO4). A esterificação dos ácidos graxos livres presentes no biodiesel foi aplicada para atingir os padrões de biocombustíveis. Os ácidos graxos contidos no biodiesel foram esterificados na presença de uma mistura com razão molar de 60:1 e 80:1 álcool:ácido graxo, com H2SO4 5 e 10 % em massa. Também foi avaliada a influência da quantidade de catalisador na reação paralela de saponificação. De acordo com os resultados observou-se que a quantidade de sabão formado no processo, variou entre 1,80 e 10,66 % para 1 e 2 % de catalisador, respectivamente. A adição on pot de H2SO4 permitiu aumentar o rendimento de obtenção de biodiesel, e reduziu a geração de efluentes provenientes das lavagens para remoção do sabão, quando comparado com o processo convencional. As análises foram realizadas para avaliar a qualidade do biodiesel, com exceção da estabilidade oxidativa, os demais parâmetros estão de acordo com as normas da ANP. A glicerina foi obtida com uma pureza de 95 % de glicerol com aspecto límpido e incolor, sendo seu principal contaminante o sal proveniente da neutralização do catalisador.

Síntese e caracterização de biodiesel metílico e etílico a partir de blendas dos óleos de tungue e de soja

No presente trabalho foi investigada a transesterificação de blendas dos óleos de soja e de tungue com metanol ou etanol empregando catalisador alcalino (NaOH ou KOH). Foi investigado o tempo reacional, a proporção da blenda, a concentração e o tipo de catalisador, tipo de álcool e razão molar, temperatura e metodologia empregada no tratamento da reação. Nas reações com metanol obtiveram-se melhores conversões com tempo reacional de 1,5h; temperatura de 60°C; proporção blenda dos óleos de soja e de tungue de 90:10 (m/m); concentração de NaOH de 0,5% em relação a massa da blenda e razão molar metanol:blenda de 6:1. O tratamento dos ésteres metílicos produzidos na reação foi realizado por lavagem com água a 60°C após o processo de decantação das fases, metodologia C. O rendimento de ésteres metílicos foi superior a 96% e, o teor de mono-, di- e triacilglicerídeos, glicerol livre e total ficou abaixo dos limites estabelecidos pela ANP, indicando boa conversão (> 96,5%). Nas reações com etanol verificou-se que as melhores condições reacionais foram com uma concentração de catalisador de 0,8% de NaOH em relação a massa da blenda, razão molar etanol:blenda de 9:1, tempo de 1,5h e temperatura de 60°C. O tratamento dos produtos da reação foi realizado por lavagem com água a 60°C após o processo de remoção do etanol e decantação das fases, metodologia D. A concentração do catalisador foi um fator determinante na separação das fases. Uma maior concentração de catalisador favorece a saponificação, dificultando a separação das fases e afetando o rendimento do biodiesel sintetizado, tanto para o metílico quanto o etílico. O índice de acidez, tanto para o biodiesel metílico como o etílico, para qualquer proporção da blenda dos óleos de soja e tungue, ficaram dentro das normas da ANP, com valores abaixo de 0,5 mg.g-1 de KOH.

Desenvolvimento e validação de método para determinação do perfil graxo do biodiesel de Tungue e Blendas com soja empregando GC-MS

No Brasil o biodiesel é utilizado em misturas com óleo diesel em proporções de 5%, sem que haja modificações nos motores. Com o intuito de diversificar a utilização de oleaginosas não comestíveis no ramo dos biocombustíveis, e ainda vincular a produção com agricultura sustentável, uma alternativa para o RS é a utilização do óleo de tungue para a produção de biodiesel. A caracterização e quantificação de ácidos graxos do biodiesel de tungue, torna-se importante devido à seu exclusivo perfil graxo. Neste trabalho, foi estudado o desenvolvimento e validação de método para a determinação do perfil graxo do biodiesel metílico de tungue e blendas com soja utilizando GC-MS. Os parâmetros de validação considerados foram: curva analítica, linearidade, seletividade, limite de detecção e quantificação, robustez, precisão e exatidão. Para determinar as melhores condições cromatográficas, foram testadas diferentes programações de temperatura no forno cromatográfico; fluxo de gás; temperatura do injetor, detector e interface; e modo de injeção. As condições do GCMS após a otimização foram: injeção de 1 µL com injeção em alta pressão (300 kPa), T do injetor: 250 ºC, injeção split 1:30, fluxo de 1 mL min-1, coluna Rtx-5MS com dimensões 30 m x 0,25 mm x 0,25 µm, T forno: isoterma de 2 min a 130 ºC, aumento de 20 ºC/min até 220 ºC, aumento de 0,5ºC/min até 223ºC, aumento de 7 ºC/min até 250 ºC e isoterma em 250 ºC por 3 min, resultando em 20 min de análise. A temperatura da fonte e interface foram de 200 ºC e 250 ºC, respectivamente, com o MS no modo full scan, ionização por impacto eletrônico a 70 eV, e intervalo de massas de 30 a 500 u.m.a. A identificação do α-eleosteárico foi baseada na fragmentação característica do composto, pela comparação com o espectro do ácido linolênico, e ainda pelo tempo de retenção do composto. Na validação, as curvas analíticas apresentaram valores de r maiores que 0,99. O LD e LQ foram adequados, permitindo a quantificação de ésteres na concentração mínima de 0,6%. Os valores de exatidão ficaram entre 86 e 117%, com RSD% menores que 8%. O efeito matriz também foi avaliado, sendo que esse efeito foi considerado médio para a maioria dos compostos, ficando entre ± 20 e 50%. Durante a aplicação do método, o mesmo se mostrou adequado para amostras de biodiesel metílico de tungue e blendas com soja, nas proporções de 15:85, 20:80 e 25:75 (T:S, v/v). A aplicabilidade do método também foi testada para o biodiesel de soja, obtendo resultados satisfatórios, mostrando-se assim, além de tudo, ser um método robusto.

Determination of biodiesel quality parameters for optimization of production process conditions

According to many scientists third industrial revolution has already began and this primarily means the transition to renewable energy sources. Energy requirements are increasing rapidly due to fast industrialization and the increased number of vehicles on the roads. Massive consumption of fossil fuels leads to environmental pollution, therefore, biofuels are offered as an alternative. For example, the application of biodiesel in diesel engines instead of diesel results in the proven reduction of harmful exhaust emissions. One of the most important technologies, which has been already explored at the commercial level, is the production of a liquid biofuel applicable in compression-ignition engines (or diesel engines), from biomass rich in fats and oils. This biofuel is generically referred as biodiesel, and consists essentially of a mixture of FAME's (fatty acid methyl esters). This current work describes modern approaches of biodiesel production from vegetable oil and subsequent analysis of produced biodiesel main characteristics such as density, acidity, iodine value and FAME content.

Obtenção de polímeros de LCC para aplicação como antioxidante de biodiesel de soja

Biodiesel is a fuel obtained from vegetable oils, such as soy, castorbean, among others. The monoester of fatty acid of these oils have chains with mono, di and tri double connections. The presence of these insaturations are susceptible to oxidization. Antioxidants are substances able to prevent oxidization from oils, fats, fat foods, as well as esters of Alquila( biodiesel). The objective of this work is to summarize a new antioxidant from the Cashew Nut Shell Liquid (CNSL) using the electrolysis technique. A current of 2 amperes was used in a single cell of only one group and two eletrodos of stainless steel 304 in a solution of methanol, together with the eletrolits: acetic acid, sodium chloride and sodium hydroxide, for two hours of agitation. The electrolysis products are characterized by the techniques of cromatography in a thin layer, spectroscopy of infrared and gravimetric analysis. The material was submitted to tests of oxidative stability made by the techniques of spectropy of impendancy and Rancimat (EN 14112). The analyses of characterization suggest that the polimerization of the electrolytic material ocurred. The application results of these materials as antioxidants of soy biodiesel showed that the order of the oxidative stability was obtained by both techniques used

I. Nickel-Exchanged Zincosilicate Catalysts for the Oligomerization of Propylene and II. Organic SDA-Free Catalysts for the Methanol-to-Olefins Reaction

Nickel-containing catalysts are developed to oligomerize light olefins. Two nickel-containing zincosilicates (Ni-CIT-6 and Ni-Zn-MCM-41) and two nickel-containing aluminosilicates (Ni-HiAl-BEA and Ni-USY) are synthesized as catalysts to oligomerize propylene into C_3n (C₆ and C₉) products. All catalysts oligomerize propylene, with the zincosilicates demonstrating higher average selectivities to C_3n products, likely due to the reduced acidity of the Zn heteroatom.

To test whether light alkanes can be incorporated into this oligomerization reaction, a supported homogeneous catalyst is combined with Ni-containing zincosilicates. The homogeneous catalyst is included to provide dehydrogenation/hydrogenation functions. When this tandem catalyst system is evaluated using a propylene/n-butane feed, no significant integration of alkanes are observed.

Ni-containing zincosilicates are reacted with 1-butene and an equimolar propylene/1-butene mixture to study other olefinic feeds. Further, other divalent metal cations such as Mn²⁺, Co²⁺, Cu²⁺, and Zn²⁺ are exchanged onto CIT-6 samples to investigate stability and potential use for other reactions. Co-CIT-6 oligomerizes propylene, albeit less effectively than Ni-CIT-6. The other M-CIT-6 samples, while not able to oligomerize light olefins, may be useful for other reactions, such as deNO_x.

Molecular sieves are synthesized, characterized, and used to catalyze the methanol-to-olefins (MTO) reaction. The Al concentration in SSZ-13 samples is varied to investigate the effect of Al number on MTO reactivity when compared to a SAPO-34 sample with only isolated Si Brønsted acid sites. These SSZ-13 samples display reduced transient selectivity behavior and extended reaction lifetimes as Si/Al increases; attributable to fewer paired Al sites. MTO reactivity for the higher Si/Al SSZ-13s resembles the SAPO-34 sample, suggesting that both catalysts owe their stable reaction behavior to isolated Brønsted acid sites.

Zeolites CHA and RHO are prepared without the use of organic structure-directing agents (OSDAs), dealuminated by steam treatments (500°C-800°C), and evaluated as catalysts for the MTO reaction. The effects of temperature and steam partial pressure during steaming are investigated. X-ray diffraction (XRD) and Ar physisorption show that steaming causes partial structural collapse of the zeolite, with degradation increasing with steaming temperature. ²⁷Al MAS NMR spectra of steamed materials reveal the presence of tetrahedral, pentacoordinate, and hexacoordinate aluminum.

Proton forms of as-synthesized CHA (Si/Al=2.4) and RHO (Si/Al=2.8) rapidly deactivate under MTO testing conditions (400°C, atmospheric pressure). CHA samples steamed at 600°C performed best among samples tested, showing increased olefin selectivities and catalyst lifetime. Acid washing these steamed samples further improved activity. Reaction results for RHO were similar to CHA, with the RHO sample steamed at 800°C producing the highest light olefin selectivities. Catalyst lifetime and C₂-C₃ olefin selectivities increase with increasing reaction temperature for both CHA-type and RHO-type steamed samples.

Platinum–tin/carbon catalysts for ethanol oxidation: Influence of Sn content on the electroactivity and structural characteristics

Carbon-supported Pt–Sn catalysts commonly contain Pt–Sn alloy and/or Pt–Sn bimetallic systems (Sn oxides). Nevertheless, the origin of the promotion effect due to the presence of Sn in the Pt–Sn/C catalyst towards ethanol oxidation in acid media is still under debate and some contradictions. Herein, a series of Ptx–Sny/C catalysts with different atomic ratios are synthesized by a deposition process using formic acid as the reducing agent. Catalysts structure and chemical compositions are investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and their relationship with catalytic behavior towards ethanol electro-oxidation was established. Geometric structural changes are producing by highest Sn content (Pt1–Sn1/C) promoted the interaction of Pt and Sn forming a solid solution of Pt–Sn alloy phase, whereas, the intermediate and lowest Sn content (Pt2–Sn1/C and Pt3–Sn1/C, respectively) promoted the electronic structure modifications of Pt by Sn addition without the formation of a solid solution. The amount of Sn added affects the physical and chemical characteristics of the bimetallic catalysts as well as reducing the amount of Pt in the catalyst composition and maintaining the electrocatalytic activities at the anode. However, the influence of the Sn oxidation state in Pt–Sn/C catalysts surfaces and the alloy formation between Pt and Sn as well as with the atomic ratio on their catalytic activity towards ethanol oxidation appears minimal. Similar methodologies applied for synthesis of Ptx–Sny/C catalysts with a small change show differences with the results obtained, thus highlighting the importance of the conditions of the preparation method.

Platinum–rhodium–tin/carbon electrocatalysts for ethanol oxidation in acid media: effect of the precursor addition order and the amount of tin

Carbon-supported Pt x –Rh y –Sn z catalysts (x:y:z = 3:1:4, 6:2:4, 9:3:4) are prepared by Pt, Rh, and Sn precursors reduction in different addition order. The materials are characterized by X-ray diffraction, transmission electron microscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy techniques and are evaluated for the electrooxidation of ethanol in acidic media by cyclic voltammetry, chronoamperometry, and anode potentiostatic polarization. The influence of both the order in which the precursors are added and the composition of metals in the catalysts on the electrocatalytic activity and physico-chemical characteristics of Pt x –Rh y –Sn z /C catalysts is evaluated. Oxidized Rh species prevail on the surface of catalysts synthesized by simultaneous co-precipitation, thus demonstrating the influence of synthesis method on the oxidation state of catalysts. Furthermore, high amounts of Sn in composites synthesized by co-precipitation result in very active catalysts at low potentials (bifunctional effect), while medium Sn load is needed for sequentially deposited catalysts when the electronic effect is most important (high potentials), since more exposed Pt and Rh sites are needed on the catalyst surface to alcohol oxidation. The Pt3–Rh1–Sn4/C catalyst prepared by co-precipitation is the most active at potentials lower than 0.55 V (related to bifunctional effect), while the Pt6–Rh2–Sn4/C catalyst, prepared by sequential precipitation (first Rh and, after drying, Pt + Sn), is the most active above 0.55 V.

Mesoporous mixed Nb2O5-ZrO2 catalysts for dehydration of glucose into 5-hydroxymethylfurfural

Biomass is the world’s most important renewable carbon source, whose major component, carbohydrates, can be valorized by transformation into biofuels and high value-added chemicals. Among the latter, 5-hydroxymethylfurfural (HMF), obtained by C6 carbohydrates dehydration, is a versatile and key intermediate for the production of a large spectrum of biobased chemicals. Different catalytic systems have been evaluated for HMF production, mostly based on heterogeneous catalysis as alternative to the use of conventional mineral acids [1]. Moreover, niobium oxide has shown interesting properties as acid catalyst for dehydration of sugars [2-3]. On the other hand, the high surface area and large pore size of mesoporous solids make them suitable for many catalytic processes. In the present work, the dehydration of glucose to HMF has been evaluated by using different mesoporous mixed Nb2O5-ZrO2 in a biphasic water–Methyl Isobutyl Ketone (MIBK) solvent system to avoid the HMF degradation. Different experimental parameters, such as reaction temperature and time, as well as the addition of CaCl2 have been studied in order to maximize the HMF yield.N2 adsorption-desorption isotherms have corroborated the mesostructured character of catalysts, being all isotherms of Type IV according to the IUPAC classification. BET surface area decreases for catalysts with higher Zr content (Table 1). Likewise, pore volume and average pore diameter values diminish after Zr incorporation. Concerning the acid properties, a clear correlation between Nb and acidity can be observed, in such a way that total acidity, as deduced from NH3-TPD, decreases when the Zr content rises, and consequently the amount of Nb is reduced.These mesoporous Nb-Zr catalysts have been tested in the dehydration of glucose to HMF at 175 ºC under batch operation in aqueous solution, using MIBK as co-solvent. It can be observed that both glucose conversion and HMF yield increase with the Nb content, being maximum (90% and 36%, respectively) after 90 minutes for Nb2O5. This trend changes when CaCl2 is added to the reaction medium, improving the catalytic performance of mixed oxides and ZrO2, but Nb2O5 maintains similar results than without salt addition. This could be justified by the interaction between CaCl2 and Lewis acid sites, since zirconium oxide possesses a higher amount of this acid sites type.

Obtenção de álcool alílico (PROP-2-EN-1-OL) a partir da glicerina derivada do biodiesel de óleo de mamona

In this work, biodiesel was produced from castor oil that was a byproduct glycerin. The molar ratio between oil and alcohol, as well as the use of (KOH) catalyst to provide the chemical reaction is based on literature. The best results were obtained using 1 mol of castor oil (260g) to 3 moles of methyl alcohol (138g), using 1.0% KOH as catalyst at a temperature of 260 ° C and shaken at 120 rpm. The oil used was commercially available, the process involves the reaction of transesterification of a vegetable oil with methyl alcohol. The product of this reaction is an ester, biodiesel being the main product and the glycerin by-product which has undergone treatment for use as raw material for the production of allyl alcohol. The great advantage of the use of glycerin to obtain allyl alcohol is that its use eliminates the large amount of waste of the biodiesel and various forms of insult to the environment. The reactions for the formation of allyl alcohol was conducted from formic acid and glycerin in a ratio 1/1, at a temperature of 260oC in a heater blanket, being sprayed by a spiral condenser for a period of 2 hours and the product obtained contains mostly the allylic alcohol .. The monitoring of reactions was performed by UV-Visible Spectrophotometer: FTIR Fourier transform, the analysis showed that these changes occur spectrometer indicating the formation of the product allylic alcohol (prop-2-en-1-ol) in the presence of water, This alcohol was appointed Alcohol GL. The absorption bands confirms that the reaction was observed in (υ C = C) 1470 -1600 cm -1 and (υ CO), 3610-3670 attributed to C = C groups and OH respectively. The thermal analysis was carried out in a thermogravimetric analyzer SDT Q600, where the mass and temperature are displayed against time, that allows checking the approximate rate of heating. The innovative methodology developed in the laboratory (LABTAM, UFRN), was able to treat the glycerine produced by transesterification of castor oil and used as raw material for production of allyl alcohol, with a yield of 80%, of alcohol, the same is of great importance in the manufacture of polymers, pharmaceuticals, organic compounds, herbicides, pesticides and other chemicals

Acetic acid ketonization over Fe3O4/SiO2 for pyrolysis bio-oil upgrading

A family of silica supported, magnetite nanoparticle catalysts was synthesized and investigated for continuous flow acetic acid ketonization as a model pyrolysis bio-oil upgrading reaction. Physicochemical properties of Fe3O4/SiO2 catalysts were characterized by HRTEM, XAS, XPS, DRIFTS, TGA and porosimetry. Acid site densities were inversely proportional to Fe3O4 particle size, although acid strength and Lewis character were size invariant, and correlated with the specific activity for vapor phase acetic ketonization to acetone. A constant activation energy (~110 kJ.mol-1), turnover frequency (~13 h-1) and selectivity to acetone of 60 % were observed for ketonization across the catalyst series, implicating Fe3O4 as the principal active component of Red Mud waste.

Production de biodiesel à partir de microalgues par catalyses homogène et hétérogène

Résumé : Au Canada, près de 80% des émissions totales, soit 692 Mt eq. CO[indice inférieur 2], des gaz à effet de serre (GES) sont produits par les émissions de dioxyde de carbone (CO[indice inférieur 2]) provenant de l’utilisation de matières fossiles non renouvelables. Après la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques, COP21 (Paris, France), plusieurs pays ont pour objectif de réduire leurs émissions de GES. Dans cette optique, les microalgues pourraient être utilisées pour capter le CO[indice inférieur 2] industriel et le transformer en biomasse composée principalement de lipides, de glucides et de protéines. De plus, la culture des microalgues n’utilise pas de terre arable contrairement à plusieurs plantes oléagineuses destinées à la production de biocarburants. Bien que les microalgues puissent être transformées en plusieurs biocarburants tels le bioéthanol (notamment par fermentation des glucides) ou le biométhane (par digestion anaérobie), la transformation des lipides en biodiesel pourrait permettre de réduire la consommation de diesel produit à partir de pétrole. Cependant, les coûts reliés à la production de biodiesel à partir de microalgues demeurent élevés pour une commercialisation à court terme en partie parce que les microalgues sont cultivées en phase aqueuse contrairement à plusieurs plantes oléagineuses, ce qui augmente le coût de récolte de la biomasse et de l’extraction des lipides. Malgré le fait que plusieurs techniques de récupération des lipides des microalgues n’utilisant pas de solvant organique sont mentionnées dans la littérature scientifique, la plupart des méthodes testées en laboratoire utilisent généralement des solvants organiques. Les lipides extraits peuvent être transestérifiés en biodiesel en présence d’un alcool tel que le méthanol et d’un catalyseur (catalyses homogène ou hétérogène). Pour la commercialisation du biodiesel à partir de microalgues, le respect des normes ASTM en vigueur est un point essentiel. Lors des essais en laboratoire, il a été démontré que l’extraction des lipides en phase aqueuse était possible afin d’obtenir un rendement maximal en lipides de 36% (m/m, base sèche) en utilisant un prétraitement consistant en une ébullition de la phase aqueuse contenant les microalgues et une extraction par des solvants organiques. Pour l’estérification, en utilisant une résine échangeuse de cations (Amberlyst-15), une conversion des acides gras libres de 84% a été obtenue à partir des lipides de la microalgue Chlorella protothecoïdes dans les conditions suivantes : température : 120°C, pression autogène, temps de réaction : 60 min, ratio méthanol/lipides: 0.57 mL/g et 2.5% (m/m) Amberlyst-15 par rapport aux lipides. En utilisant ces conditions avec une catalyse homogène (acide sulfurique) et une seconde étape alcaline avec de l’hydroxyde de potassium (température : 60°C ; temps de réaction : 22.2 min; ratio catalyseur microalgue : 2.48% (m/m); ratio méthanol par rapport aux lipides des microalgues : 31.4%), un rendement en esters méthyliques d’acides gras (EMAG) de 33% (g EMAG/g lipides) a été obtenu à partir des lipides de la microalgue Scenedesmus Obliquus. Les résultats démontrent que du biodiesel peut être produit à partir de microalgues. Cependant, basé sur les présents résultats, il sera necessaire de mener d’autre recherche pour prouver que les microalgues sont une matière première d’avenir pour la production de biodiesel.