New porphyrins tailored as biodiesel fluorescent markers

This work reports the synthesis, characterization, and evaluation of new porphyrins tailored to become biodiesel fluorescent markers. The compounds were obtained by the synthetic modification of the commercially available porphyrin 5,10,15,20-meso-tetrakis(pentafluorophenyl)porphyrin (TPPF(20)) using ethanol and hexadecan-1-ol (cetylic alcohol) as nucleophilic reagents. The stability of the marked biodiesel fuel solutions was investigated every 15 days for a total period of 3 months, and under different storage temperature and light exposure condition, simulating the conventional stock conditions. The influence of the different substituents of the porphyrins on the fluorescence properties of the biodiesel fuel markers was also assessed. The resulting porphyrins were highly soluble in biodiesel fuel and displayed strong fluorescence characterized by two strong emission bands. The fluorescent markers did not affect the biodiesel physical properties and were stable in storage conditions for at least 3 months at a concentration of 4 ppm. The best storage condition was found to be absence of light and 6 degrees C; the limit of detection by photoluminescence technique had magnitude of 10(-13) mol L(-1). The synthesized porphyrins were characterized by nuclear magnetic resonance ((1)H-NMR and (19)F-NMR), mass spectrometry (HRMS), ultraviolet visible absorption spectroscopy, and photoluminescence spectroscopy. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Amphiphilic cerium(III) beta-diketonate as a catalyst for reducing diesel/biodiesel soot emissions

This work reports on the synthesis, characterization and applications of the new cerium(III) beta-diketonate Ce(hdacac)(3)(Hhdacac)(3)center dot 2H(2)O (where hdacac and Hhdacac denote, respectively, the hexadecylpentane-2,4-dionate and hexadecylpentane-2,4-dione ligands) as catalyst for the reduction of automotive emissions. Due to its amphiphilic character, this complex can be solubilized in non-polar fuels, thus generating cerium(IV) oxide particles, which efficiently catalyze the oxidation of diesel/biodiesel soot. The synthesized complex was characterized by microanalysis (C, H), thermal analysis, and infrared spectroscopy. Scanning electron microscopy, X-ray diffractometry, and specific surface area measurements attested that the complex can act as a soluble precursor of homogeneous CeO(2) spherical nanoparticles. The efficiency of this compound as catalyst for the reduction of soot emission was evaluated through static studies (comprising carbon black oxidation), which confirmed that increasing concentrations of the complex result in lower carbon black oxidation temperatures and lower activation Gibbs free energies. Dynamic studies, which embraced the combustion of diesel/biodiesel blends containing different amounts of the solubilized complex in a stationary motor, allowed a comparative evaluation of the soot emission through diffuse reflectance spectroscopy. These analyses provided very emphatic evidences of the efficiency of this new cerium complex for the control of soot emission in diesel/biodiesel motors. (c) 2009 Published by Elsevier B.V.

Biological Effects and Dose-Response Assessment of Diesel Exhaust Particles on In Vitro Early Embryo Development in Mice

An increased risk of early pregnancy loss in women briefly exposed to high levels of ambient particulate matter during the preconceptional period was recently observed. The effects of this exposure on early embryo development are unknown. This study was designed to assess the dose-response and biological effects of diesel exhaust particles (DEP) on in vitro embryo development using the in vitro fertilization (IVF) mouse model. Zygotes obtained from superovulated mice after IVF were randomly cultured in different DEP concentrations (0, 0.2, 2, and 20 mu g/cm(2)) for 5 days and observed for their capacity to attach and develop on a fibronectin matrix until day 8. Main outcome measures included blastocyst rates 96 and 120 h after insemination, hatching discriminatory score, total cell count, proportion of cell allocation to inner cell mass (ICM) and trophectoderm (TE), ICM morphology, attachment rate and outgrowth area, apoptosis and necrosis rates, and Oct-4 and Cdx-2 expression. Multivariate analysis showed a negative dose-dependent effect on early embryo development and hatching process, blastocyst cell allocation, and ICM morphology. Although blastocyst attachment and outgrowth were not affected by DEP, a significant impairment of ICM integrity was observed in day 8 blastocysts. Cell death through apoptosis was significantly higher after DEP exposure. Oct-4 expression and the Oct-4/Cdx-2 ratio were significantly decreased in day 5 blastocysts irrespective of DEP concentration. Results suggest that DEP appear to play an important role in disrupting cell lineage segregation and ICM morphological integrity even at lower concentrations, compromising future growth and viability of the blastocyst.

Subchronic effects of nasally instilled diesel exhaust particulates on the nasal and airway epithelia in mice

Diesel exhaust is the major source of ultrafine particles released during traffic-related pollution. Subjects with chronic respiratory diseases are at greater risk for exacerbations during exposure to air pollution. This study evaluated the effects of subchronic exposure to a low-dose of diesel exhaust particles (DEP). Sixty male BALB/c mice were divided into two groups: (a) Saline: nasal instillation of saline (n = 30); and (b) DEP: nasal instillation of 30 mu g of DEP/10 mu l of saline (n = 30). Nasal instillations were performed 5 days a week, over 30 and 60 days. Animals were anesthetized with pentobarbital sodium (50 mg/kg intraperitoneal [i.p.]) and sacrificed by exsanguination. Bronchoalveolar lavage (BAL) fluid was performed to evaluate the inflammatory cell count and the concentrations of the interleukin (IL)-4, IL-10, and IL-13 by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The gene expression of oligomeric mucus/gel-forming (Muc5ac) was evaluated by real-time polymerase chain reaction (PCR). Histological analysis in the nasal septum and bronchioles was used to evaluate the bronchial and nasal epithelium thickness as well as the acidic and neutral nasal mucus content. The saline group (30 and 60 days) did not show any changes in any of the parameters. However, the instillation of DEP over 60 days increased the expression of Muc5ac in the lungs and the acid mucus content in the nose compared with the 30-day treatment, and it increased the total leukocytes in the BAL and the nasal epithelium thickness compared with saline for 60 days. Cytokines concentrations in the BAL were detectable, with no differences among the groups. Our data suggest that a low-dose of DEP over 60 days induces respiratory tract inflammation.

Motorcycle exhaust burns in children

Objectives: To document and describe motorbike exhaust burns on children. Design, Patients and Setting: Departmental database and case note review of all children with motorbike exhaust burns seen at the Stuart Pegg Paediatric Burns Centre, Brisbane between January 1996 and October 2001. Main outcome measures: Number and age of children burned, circumstances of the injury, burns sustained, treatment required and long-term sequelae. Results: Twenty-four children, median age 8 years, sustained thermal burns, most commonly to the right lower leg. Thirteen children required surgery, and 17 required chronic scar management. Conclusions: We have identified motorbike exhausts as a cause of burns in children. The injuries received resulted in significant morbidity to these children and warrants a campaign airned at reducing the incidence of such injuries. (C) 2002 Published by Elsevier Science Ltd. and ISBI.

Estudo da Influencia de antioxidantes na avaliacao da estabilidade oxidativa de biodiesel pelo metodo petroOXY

O uso do biodiesel como um substituto total ou parcial do diesel de petróleo é significativo, entretanto a sua baixa estabilidade oxidativa é um ponto desfavorável. Portanto o uso de antioxidantes é viável desde que diminuam a velocidade de degradação promovido pela oxidação. Mas a ação de um antioxidante está relacionada com a composição química do biodiesel ao qual é adicionado. Considerando a importância e o crescimento da indústria de biodiesel, a necessidade de utilização de antioxidantes, e a busca por novas fontes como matérias primas, faz-se necessário estudar a eficiência de antioxidantes para o aumento da vida útil do biodiesel, além de avaliar novas culturas com potencial de produção como o pinhão manso (Jatropha curcas L.) e nabo forrageiro (Raphanus sativus L.). O objetivo deste trabalho foi avaliar os antioxidantes BHT (butilhidroxitolueno), PA (ácido pirogálico) e PG (galato de propila), em concentrações de 50, 200, 500, 1000 e 2000 mg/kg, nos biodiesel de pinhão manso, nabo forrageiro e soja, empregando a metodologia PetroOXY, ensaio acelerado de oxidação, para a determinação do seu período de indução. Os biodieseis foram obtidos através de reações de transesterificação, utilizando rota metílica, com rendimentos superiores a 80% e foram caracterizados através de alguns parâmetros físico-químicos. Foi observada a eficiência do uso de antioxidantes no aumento da vida útil do biodiesel. E com o aumento da concentração houve um aumento do período de indução. A eficiência do BHT foi sempre crescente com o aumento da concentração para todos os biodieseis enquanto que para o PG e PA houve uma diminuição da eficiência na maior concentração. A metodologia usada para avaliação da estabilidade oxidativa, PetroOXY, mostrou-se eficaz, de boa repetibilidade e reprodutibilidade, além de ser mais rápida e completa que o método Rancimat. Na concentração mais elevada, 2000 mg/kg, o melhor desempenho foi para o BHT, nas concentrações inferiores a 2000 mg/kg, a melhor eficiência foi para o PA ~ PG, nos três biodieseis estudados, soja, nabo forrageiro e pinhão manso.

Etanol e biodiesel como recursos energéticos alternativos: perspectivas da América Latina e da Ásia

Este trabalho apresenta as perspectivas latino-americanas e asiáticas na emergente indústria dos biocombustiveis. As possibilidades brasileiras de participação na indústria e no comércio internacional de etanol e de biodiesel são discutidas. Uma questão sobre os possíveis parceiros "estratégicos" do Brasil neste setor é levantada: os enormes mercados consumidores de países desenvolvidos ou os emergentes e também famintos consumidores asiáticos de energia?

Potencialidade de produção de biodiesel por óleos e gorduras residuais na cidade de Itabira-MG

Grande parte da energia produzida no Brasil provém de fontes renováveis. Porém, as energias não-renováveis são mais utilizadas, em especial o petróleo, cujas reservas são finitas. Uma alternativa para substituição do diesel é o biodiesel, biocombustível produzido por fontes renováveis ou recicladas, como óleos e gorduras residuais, OGRs, que geram menos poluentes que os combustíveis derivados do petróleo. O objetivo deste trabalho foi verificar, por meio de questionário, a geração de OGRs pelos estabelecimentos comerciais da cidade de Itabira-MG, de forma a avaliar e discutir a potencialidade de produção de biodiesel na localidade em função da oferta de OGRs, retorno financeiro e fatores logísticos. Para isso, na Prefeitura de Itabira foram levantados dados de todos os estabelecimentos que possuem alvará de funcionamento, escolhendo-se os que estão localizados em áreas centrais da cidade. Verificou-se a geração de quantidades insuficientes de óleo de soja e de gordura hidrogenada residuais, inviabilizando no momento a produção de biodiesel em grande escala. Contudo, em relação à simulação feita com os custos de produção do biocombustível, os valores encontrados são compatíveis aos do mercado consumidor. Além disso, um dado preocupante levantado foi a doação dos óleos de soja residuais para a reutilização por pessoas carentes da cidade, um destino perigoso à saúde dessas pessoas.

Catalizadores heterogéneos básicos para a produção de biodiesel

O consumo de energia é um requisito fundamental para a existência humana. Grande parte da energia é gerada a partir de combustíveis fósseis. Os problemas ambientais e a instabilidade dos mercados de crude, agravados pela conscencialização de que as reservas de crude são finitas, motivaram a procura de combustíveis alternativos. Entre os vários estudados, o biodiesel é apontado como uma alternativa viável ao diesel de origem fóssil por apresentar propriedades de combustão similares. O biodiesel apresenta um balanço de carbono praticamente nulo sendo por isso visto como uma arma na batalha contra o aquecimento global. O biodiesel compreende uma mistura de mono-ésteres alquílicos de ácidos gordos de cadeia longa. A transesterificação ou esterificação de óleos vegetais ou gorduras animais, com um álcool de baixo peso molecular (metanol ou etanol) é o principal processo usado para produzir biodiesel. Presentemente os processos industriais usam catalisadores homogéneos em processos. No entanto, os catalisadores heterogéneos têm surgido como promissores para a produção de biodiesel, já que são ambientalmente benignos e podem ser regenerados e reutilizados. Deste modo, a catálise heterogénea torna a produção de biodiesel potencialmente mais barata, permitindo a utilização em processos contínuos. Neste contexto, foram preparados e testados, na metanólise de óleo de soja, vários catalisadores heterogéneos básicos. Os melhores desempenhos catalíticos foram obtidos utilizando catalisadores sólidos preparados por deposição de SrO sobre MgO (razão atómica Sr/Mg entre 0.05 e 0.35). Os catalisadores com razão atómica Sr/Mg superior a 0.10 permitem obter um rendimento em ésteres metílicos superior a 90%, para a temperatura de refluxo do metanol. Os resultados das diferentes técnicas de caracterização mostraram que a temperatura de calcinação tem uma forte influência sobre o comportamento catalítico. Para temperaturas de calcinação inferiores a 625 ºC o carbonato de estrôncio permanece na superfície dos catalisadores. A solubilidade desta espécie no meio reaccional, principalmente no metanol, promove a rápida lixiviação do estrôncio e assim a desactivação do catalisador. A fim de optimizar a produção de biodiesel, foi estudado o efeito de vários parametros do processo tais como a temperatura da reacção, a razão molar metanol/óleo, razão mássica catalisador/óleo e o tempo de reação. Este estudo incluiu igualmente a estabilidade dos catalisadores.

Advances on the development of novel heterogeneous catalysts for transesterification of triglycerides in biodiesel

This paper describes experimental work done towards the search for more profitable and sustainable alternatives regarding biodiesel production, using heterogeneous catalysts instead of the conventional homogenous alkaline catalysts, such as NaOH, KOH or sodium methoxide, for the methanolysis reaction. This experimental work is a first stage on the development and optimization of new solid catalysts, able to produce biodiesel from vegetable oils. The heterogeneous catalytic process has many differences from the currently used in industry homogeneous process. The main advantage is that, it requires lower investment costs, since no need for separation steps of methanol/catalyst, biodiesel/catalyst and glycerine/catalyst. This work resulted in the selection of CaO and CaO modified with Li catalysts, which showed very good catalytic performances with high activity and stability. In fact FAME yields higher than 92% were observed in two consecutive reaction batches without expensive intermediate reactivation procedures. Therefore, those catalysts appear to be suitable for biodiesel production.

Produção de biodiesel a partir de matérias-primas ácidas e de gorduras animais

A produção de energia a partir de fontes renováveis tornou-se num objectivo essencial para a sustentabilidade económica, social e ambiental do mundo actual. O biodiesel é uma dessas fontes renováveis que pode substituir o diesel fóssil. A principal via de produção do biodiesel é através de uma reacção de transesterificação de óleos vegetais, óleos alimentares usados ou gorduras animais por reacção com um álcool na presença de um catalisador alcalino. Contudo, a utilização de matérias-primas com um teor em ácidos gordos livres superior a cerca de 4% (8mg KOH/g óleo) inviabiliza a possibilidade de efectuar directamente a reacção de transesterificação básica das gorduras e obriga à realização de um pré-tratamento para redução da acidez inicial da amostra. Assim, este trabalho teve como principal objectivo estudar a possibilidade de produzir diesel a partir de matérias-primas alternativas como as gorduras vegetais com elevados teores em ácidos gordos livres após esterificação com glicerina e uma gordura animal de baixa acidez, conseguindo-se assim a valorização de um resíduo e ao mesmo tempo a diminuição do custo de produção do biodiesel. Após ensaios preliminares, a esterificação com glicerina foi estudada aplicando a metodologia do planeamento factorial dos ensaios. Nos ensaios preliminares foi analisado o efeito da temperatura, da percentagem de catalisador, da velocidade de agitação, da percentagem de excesso de glicerina e do tipo de catalisador na acidez da amostra. Os resultados obtidos mostraram que é possível reduzir o índice de acidez de 30% (60 mg KOH/g gordura) para 8% (4 mg KOH/g gordura) trabalhando a 220° C, 10% de excesso de glicerina e 0,2% de catalisador (zinco) em apenas 90 minutos de reacção. A transesterificação básica do produto obtido na esterificação com glicerina não permitiu produzir um biodiesel que cumprisse a Norma Europeia de qualidade do biodiesel no que diz respeito à pureza, acidez e teor em água. De facto, nas condições mais favoráveis, que corresponderam à utilização da razão molar de metanol/gordura de 12:1 e 1% de catalisador, foi possível produzir um biodiesel com um teor em ésteres metílicos de 94.7% e 1.1% de ácidos gordos livres. Por último, os ensaios de transesterificação com a gordura animal mostraram que estas gorduras são uma matéria-prima com grandes potencialidades para serem utilizadas na produção de biodiesel. Assim, utilizando condições operatórias idênticas às utilizadas para os óleos virgens (0.6% de metóxido de sódio catalisador e uma razão molar de metanol de 6:1) foi possível produzir em apenas 30 minutos de reacção um biodiesel com um teor em ésteres superior a 98%.

Implementação e validação do método de determinação de metais e fósforo por ICP-OES (inductively coupled plasma-optical emission spectometry) em biodiesel

O objectivo do presente trabalho foi desenvolver, implementar e validar métodos de determinação de teor de cálcio (Ca), magnésio (Mg), sódio (Na), potássio (K) e fósforo (P) em biodiesel, por ICP-OES. Este método permitiu efectuar o controlo de qualidade do biodiesel, com a vantagem de proporcionar uma análise multi-elementar, reflectindo-se numa diminuição do tempo de análise. Uma vez que o biodiesel é uma das principais fontes de energia renovável e alternativa ao diesel convencional, este tipo de análises revela-se extremamente útil para a sua caracterização. De acordo com a análise quantitativa e qualitativa e após a validação dos respectivos ensaios, apresentam-se, na Tabela 1 as condições optimizadas para cada elemento em estudo. As condições de trabalho do ICP-OES foram escolhidas tendo em conta as características do elemento em estudo, o tipo de equipamento utilizado para a sua análise, e de modo a obter a melhor razão sinal/intensidade de fundo. Para a validação dos ensaios foram efectuados ensaios de recuperação, determinados limites de detecção e quantificação, ensaios de repetibilidade e reprodutibilidade, e verificação das curvas de calibração. Na tabela 2 apresentam-se os comprimentos de onda escolhidos (livres de interferências) e respectivos limites de detecção e quantificação dos elementos analisados por ICP-OES, na posição radial e radial atenuado.

Estudo do uso de hidrotalcites de Mg-Al como catalisadores heterogéneos para produção de biodiesel

A transesterificação de óleos vegetais ou gorduras animais com um álcool de baixo peso molecular é o principal processo utilizado na produção de biodiesel. Actualmente os processos industriais utilizam catalisadores homogéneos para acelerar a reacção. No entanto a utilização de catalisadores heterogéneos, no processo de transesterificação, tem sido sugerido por vários investigadores pois, são amigos do ambiente e podem ser regenerados e reutilizados portanto possibilitam a utilização de processos contínuos. Neste contexto, a utilização de hidrotalcites Mg-Al, como catalisadores heterogéneos para produção de biodiesel foi investigada neste trabalho experimental. As hidrotalcites com diferentes razões molares Mg/Al (Mg/Al=1, 2, 3 e 4) foram preparadas pelo método de co-precipitação. As diversas matrizes catalíticas obtidas, calcinadas a diferentes temperaturas, foram caracterizadas por difracção de raios X (DRX), análise térmica (TG-DSC), espectroscopia de infravermelhos (MIR), microscopia electrónica de varrimento (SEM) e isotérmicas de adsorção com azoto (BET). Estes catalisadores foram testados na metanólise de óleos vegetais para produzir biodiesel. As hidrotalcites Mg/Al=2, HT2A e HT2B (preparada com metade da quantidade de NaOH) calcinadas a 507 ºC e 700 ºC, respectivamente, foram as que apresentaram melhores resultados ao catalisar a reacção com um rendimento em éster superior a 97%, utilizando 2.5% da massa de catalisador, em relação à massa do óleo, razão molar metanol/óleo igual a 12, temperatura reaccional de 65 ºC durante 4h. Foi também investigada a reutilização do catalisador e o efeito da temperatura de calcinação. Constatou-se que o catalisador hidrotalcite HT2B apresentou melhor comportamento catalítico pois permitiu catalisar a reacção de transesterificação até três ciclos reaccionais, convertendo em ésteres 97%, 92% e 34% no primeiro, segundo e terceiro ciclos reaccionais, respectivamente. A análise de, algumas propriedades do biodiesel obtido como, o índice de acidez, a viscosidade e o índice de iodo mostraram que os resultados obtidos estão dentro dos valores limite recomendados pela norma EN 14214. Em anexo apresenta-se uma comunicação à First International Conference on Materials for Energy, Karlsruhe, 2010.

Study on the glycerolysis reaction of high free fatty acid oils for use as biodiesel feedstock

Biodiesel is the main alternative to fossil diesel and it may be produced from different feedstocks such as semi-refined vegetable oils, waste frying oils or animal fats. However, these feedstocks usually contain significant amounts of free fatty acids (FFA) that make them inadequate for the direct base catalyzed transesterification reaction (where the FFA content should be lower than 4%). The present work describes a possible method for the pre-treatment of oils with a high content of FFA (20 to 50%) by esterification with glycerol. In order to reduce the FFA content, the reaction between these FFA and an esterification agent is carried out before the transesterification reaction. The reaction kinetics was studied in terms of its main factors such astemperature, % of glycerin excess, % of catalyst used, stirring velocity and type of catalyst used. The results showed that glycerolysis is a promising pretreatment to acidic oils or fats (> 20%) as they led to the production of an intermediary material with a low content of FFA that can be used directly in thetransesterification reaction for the production of biodiesel. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Study on the use of MgAl hydrotalcites as solid heterogeneous catalysts for biodiesel production

This paper, reports experimental work on the use of new heterogeneous solid basic catalysts for biodiesel production: double oxides of Mg and Al, produced by calcination, at high temperature, of MgAl lamellar structures, the hydrotalcites (HT). The most suitable catalyst system studied are hydrotalcite Mg:Al 2:1 calcinated at 507 degrees C and 700 degrees C, leading to higher values of FAME also in the second reaction stage. One of the prepared catalysts resulted in 97.1% Fatty acids methyl esters (FAME) in the 1st reaction step, 92.2% FAME in the 2nd reaction step and 34% FAME in the 3rd reaction step. The biodiesel obtained in the transesterification reaction showed composition and quality parameters within the limits specified by the European Standard EN 14214. 2.5% wt catalyst/oil and a molar ratio methanol:oil of 9:1 or 12:1 at 60 -65 degrees C and 4 h of reaction time are the best operating conditions achieved in this study. This study showed the potential of Mg/Al hydrotalcites as heterogeneous catalysts for biodiesel production. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.