Produção de lipase por Fusarium oxysporum em fermentação em estado sólido e sua aplicação em reações de síntese de ésteres de biodiesel

Pós-graduação em Ciências Biológicas (Microbiologia Aplicada) - IBRC

Glicerina, resíduo da produção de biodiesel, na terminação de novilhas da raça Nelore

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e aplicação de catalisadores à base de óxidos de cério, tungstênio e HZSM-5 para a produção do biodiesel

This work presents a study on the production of biodiesel by esterification reaction of oleic acid with methanol using batch reactor and different catalysts based on CeO2 and WO3 and HZSM-5. Acid treatment was performed in order to increase the catalytic activity. Different characterization techniques were performed, among them X-ray diffraction (XRD), Thermogravimetric analysis TGA/DTA, Spectroscopy in the Region in Fourier Transform Infrared (FTIR) and X-ray fluorescence (XRF). The effects of independent variables: temperature, molar ratio of oil: alcohol and the amount of catalyst and their interactions on the dependent variable (conversion of oleic acid to the corresponding ester). Overall, through the results obtained in the characterization was observed that the applied treatments were efficient, however the XRF technique, indicated that tungsten oxide leaching could occur during the preparation of the materials. The treatments performed on HZSM-5 caused no significant changes in the structure indicating that the zeolite was quite resistant to the treatments used. It was evaluated using complete 23 factorial design. For the catalysts investigated, the best reaction conditions were obtained when using higher levels of the independent variables temperature and amount of catalyst. However, for the variable molar ratio the lowest level showed significant yields for most of the synthesized catalyst, obtaining maximum conversion to the OC (67.97%), OW (74.37%), HZSM-5 (61.16%) OC-OW 1 (75.93%), OC-OW 2 (82.57%), OC-OW 3 (79.15%), S/OC-OW 1 (86.90%), S/OC-OW 2 (91.04%), S/OC-OW 3 (88.60%), S/OC-OW/H 1 (92.34%), S/OC-OW/H 2 (100%) and S/OC-OW/H 3 (98.16%). According to the experimental design, the temperature has the biggest influence on the reaction variable for all the synthesized catalysts. Among the catalysts investigated S/OC-OW/H 2 e S/OC-OW/H 3 were more effective. Reuse tests showed that the catalyst activity decreased after each cycle, indicating that the regeneration process was effective. The leaching test indicated that the catalysts are heterogeneous in the evaluated operating range. The catalysts investigated showed themselves promising for the production of biodiesel.

Utilização do óleo extraído dos resíduos da filetagem de tilápia (Oreochromis niloticus) para produção de biodiesel

The aims of this study were to evaluate the potential of the oil extracted from tilapia residues filleting for biodiesel production, select the one that presents the greatest potential for this purpose and characterize the obtained biodiesel to be neutralized or refined and analyzed according to their physicochemical and yield characteristics. For this, the crude heads, carcasses and offal which have undergone physical and chemical analysis and yield were extracted. For this, the crude oil was extracted from the heads, carcasses and guts, which have passed through physicochemical and yield analysis.For the statistical analysis, a completely randomized design was used with 3 treatments (head, carcass and viscera) and 5 replications.It was observed significant differences in the oils (P <0.05) being the viscera oil the one that showed higher yield although it presented the worst values for all evaluated indices. For this reason this oil was selected for further studies. In this new stage of the study the treatments were: neutralized crude oil and viscera refined oil with different volumes of NaOH 16%.It was adopted a completely randomized design, with a 2x3 factorial (types of oil x soda volumes) with 3 replications. The analyzed variables were acid value, saponification index, peroxide value and iodine value. It was also evaluated the performance of all the obtained biodiesel. It can be concluded that: among the filleting residues oil of tilapias, the one which is more suitable for biodiesel production, due to its high yield, was the viscera oil. The use of all stages of refining is indispensable, once the obtained index and the yield were greater in the biodiesel refined oil; the produced biodiesel from tilapia’s viscera oil meets the ANP standards and, therefore, it is adequate for use.

Programa Nacional de Produção e Uso de Biodiesel (PNPB) - possibilidades e limites do desenvolvimento econômico e da inclusão social para a agricultura familiar na Amazônia: o assentamento Calmaria II, Moju (PA)

A preocupação com o meio ambiente a partir dos anos 70, evidencia a necessidade de substituição dos combustíveis fósseis, e o Brasil, como referência mundial na produção e utilização de fontes renováveis de energia lança o Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel (PNPB) em 2004 tendo como diferencial o estímulo à geração de renda através da produção e comercialização das matérias-primas pela agricultura familiar, através do “Selo Combustível Social”, o qual será concedido às empresas produtoras do biodiesel que adquiram matéria-prima desses agricultores. A pesquisa aborda a produção de dendê (Elaeis guineensis Jacq.) proveniente do trabalho dos agricultores familiares assentados via Instituto Nacional de Colonização e Reforma Agrária (INCRA), no Projeto de Assentamento (PA) Calmaria II, no município de Moju, com área contínua aos plantios da Empresa Agropalma que, organizados em uma associação, têm como foco a produção e a comercialização do dendê como vetor de renda e também inclusão social. Estes se inserem através dos financiamentos do PRONAF junto ao Banco da Amazônia S.A. Visa assim verificar de que forma se dá sua inclusão e sua conseqüente contribuição para o desenvolvimento sustentável da região, a qual ainda encontra-se distanciada da modernização do campo verificada nas demais regiões do país.

Produção de biodiesel através da hidroesterificação do óleo de andiroba (Carapa guianensis, Aubl.) via Catalise Heterogenea Acida

O processo de hidroesterificação (hidrolise seguida de esterificação) se constitui como uma alternativa ao processo convencional de produção de biodiesel, pois permite o uso de matérias-primas de qualquer teor de água e de ácidos graxos. O biodiesel foi gerado a partir da esterificação do óleo de andiroba com alto teor de ácidos graxos sendo utilizado o oxido de nióbio em pó da CBMM (HY-340) como catalisador. Para execução dos experimentos foi utilizado um reator autoclave (batelada). A reação de hidrolise foi conduzida na temperatura de 300°C, ~1200psi e razão molar água/óleo de 20. Nas reações de esterificação foram observados os efeitos da razão molar metanol/acido graxo (1,2; 2,1 e 3,0), da temperatura (150, 175 e 200oC) e da concentração de catalisador (0, 10 e 20% m/m) tendo como resposta a conversão e a taxa inicial da reação. Os dados foram conduzidos segundo um planejamento experimental (fatorial com 23 e adição de 3 pontos centrais) analisado pelo programa Statistica. A conversão das reações de esterificação foi monitorada a partir de medidas titulometricas de acidez das alíquotas, retiradas nos tempos de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45 e 60 min. Nos experimentos de esterificação a maior conversão obtida foi 96,1% com temperatura de 200oC, 20% m/m de catalisador e razão molar metanol/acido igual a 3,0. Eliminando o catalisador e considerando os mesmos niveis para as outras duas variáveis analisadas (temperatura e razão molar), foi obtida uma conversão de 95,3%, porem foi observada uma taxa de conversão menor tendo-se um aumento de 35 minutos no tempo de reação comparando com a reação catalisada.

Seleção de fungos termofílicos para produção de lipase e aplicação na produção de biodiesel

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

Produção de biodiesel da gordura de murumuru (Astrocaryum murumuru) via catálise heterogênea

Neste trabalho investigou-se a viabilidade da oleaginosa Murumuru (Astrocaryum murumuru) como matéria prima para a produção de biodiesel através do uso de catálise heterogênea básica na transesterificação. O murumuru é um fruto constituído de polpa e amêndoa, sendo que esta produz cerca de 50% de uma gordura branca, inodora, com a vantagem de não rancificar facilmente, pois é rica em ácidos graxos saturados de cadeia curta como láurico e mirístico. O biodiesel convencionalmente é produzido através da rota catalítica básica homogênea. No entanto, essa rota apresenta algumas desvantagens, tais como: a saponificação dos ésteres e a dificuldade de remoção do catalisador. Por outro lado, a rota catalítica heterogênea evita os inconvenientes da catálise homogênea, reduzindo a quantidade de efluentes aquosos gerados no processo e a reutilização dos catalisadores. O catalisador heterogêneo hidrotalcita foi sintetizado e caracterizado através das análises de fluorescência de raios X, difratometria de raios X, análise termogravimétrica, análise textural (método BET) e microscopia eletrônica de varredura. Foi realizado um planejamento fatorial completo utilizando metanol como reagente. As variáveis independentes foram temperatura, razão molar e concentração de catalisador e a variável de resposta foi a conversão, medida através do método espectrofotométrico. Essas reações foram conduzidas em um reator batelada pressurizado. A melhor conversão encontrada a partir do planejamento foi de 88,97% para razão molar de metanol/óleo igual a 12, temperatura de 200ºC e concentração de catalisador igual a 6%, em 1 hora de reação. Para essa condição, foram realizados estudos cinéticos e testada a utilização de etanol, através do estudo cinético pode-se obter uma boa correlação entre as constantes cinéticas e conversão, quando utilizado o modelo que considera reação reversível, reação química como etapa controladora que segue o mecanismo de Eley Rideal.

Vulnerabilidade de agricultores familiares da cadeia de produção de biodiesel de dendê à extremos de precipitação na comunidade Águas Pretas, Moju (PA)

Os extremos climáticos impactam negativamente o agronegócio brasileiro e ameaçam o desenvolvimento das comunidades rurais que são altamente dos recursos naturais. Por isso é fundamental estudar-se a cadeia produtiva de dendê (Elais guineensis Jacq.) de óleo diante de futuros riscos climáticos, devido o Estado do Pará ser o maior produtor nacional de dendê e a cadeia ser estruturada com a integração da agricultura familiar á cadeia agrícola. O objetivo desta pesquisa foi de analisar as vulnerabilidades dos agricultores familiares da Comunidade Águas Pretas do município de Moju, Estado do Pará, inseridos na cadeia de produção de biodiesel de dendê, diante dos extremos de precipitação. A pesquisa foi desenvolvida em dois momentos: o primeiro analisou os extremos climáticos da série temporal de precipitação de 1981 a 2009 empregando o método descritivo e dos quantis, e o segundo momento analisou a vulnerabilidade dos agricultores através de variáveis/indicadores de desvantagem socioeconômica, tecnológica e de percepção, que representavam situação de vulnerabilidade. Para a identificação de vulnerabilidade dos agricultores foi utilizado a análise fatorial por componentes principais, a elaboração de índices de vulnerabilidade climática e a análise agrupamento, onde foram alocados 22 agricultores em cinco categorias de classificação rédefinidas. Os resultados obtidos mostraram que a ocorrência de extremos muito secos e muito chuvosos na série de dados entre os anos de 1981 a 2009 do município de Moju (PA). O risco climático identificado no município representa grande ameaça à produção de dendê, uma vez que os impactos dos extremos de precipitação sobre a planta vão desde distúrbios nas fases de desenvolvimento até, a redução parcial e total da produção dos cachos de dendê. Estes impactos em longo prazo, afeta diretamente os agricultores familiares que são dependentes da venda exclusiva dos cachos de dendê á agroindústria, assim como compromete aos objetivos de inclusão social e produção de energia renovável do Programa de biodiesel. Os agricultores familiares da comunidade Águas Pretas integrados a cadeia de produção de biodiesel de dendê reagiram de formas distintas, considerando fatores socioeconômico, tecnológico e de percepção, sendo distribuídos em cinco categorias de vulnerabilidade (alta, média alta, média, média baixa e baixa). Os grupos de vulnerabilidade de maior interesse na pesquisa foram de alta e baixa vulnerabilidade, correspondentes a 14% (3 agricultores) e 18% (agricultores), respectivamente, do total de agricultores entrevistados. O grupo de alta vulnerabilidade foi caracterizado por agricultores que utilizaram com baixa eficiência a maior parte das variáveis de desvantagens, indicando dificuldades de competir e adaptar-se, em caso de extremos climáticos. No grupo de baixa vulnerabilidade foi caracterizado por agricultores que usam com eficiência todas as macrovariáveis estudadas, mostrando vantagens socioeconômicas, tecnológicas e de percepção. Este grupo se mostrou mais adaptado em caso de extremos de clima, dentro da cadeia de biodiesel, podendo ser parâmetros para elaborações de estratégias de adaptação local. A percepção do risco e os fatores levantados mostraram-se ser um forte recurso para analisar a situação de vulnerabilidade dos agricultores locais. A percepção do agricultor é orientada segundo suas convicções e experiências diárias, sendo determinantes para elaboração de estratégias adaptativas para enfrentar extremos climáticos.

Resíduo lipídico da produção de biodiesel proveniente do óleo de dendê (elaeis guineensis) na alimentação de ovinos - digestibilidade aparente e comportamento ingestivo

Este estudo buscou avaliar o efeito da inclusão de resíduo do processamento do biodiesel do óleo de dendê (c) na dieta, sobre a digestibilidade e comportamento ingestivo de cordeiros confinados. Vinte e cinco ovinos machos, sem raça definida, castrados, com peso vivo médio de 20kg, submetidos a dietas com 5% de suplementação lipídica proveniente de níveis crescentes de substituição 0, 25, 50, 75 e 100% de óleo de dendê por resíduo do biodiesel do dendê. Os animais foram distribuídos em delineamento de blocos ao acaso, sendo o peso dos animais os blocos, com cinco tratamentos e cinco repetições. O período experimental foi de vinte e dois dias, com quinze dias de adaptação às dietas, dois dias de adaptação ao indicador externo de digestibilidade, Lignina Purificada e Enriquecida (LIPE), e cinco dias de coletas fecais. As dietas experimentais consistiram de 31% de feno de capim massai (Panicum maximum cv. Massai); 64% de concentrado, a base de milho e farelo de soja; e 5% de fonte lipídica (óleo de dendê e/ou resíduo do biodiesel). O arraçoamento foi dividido em duas refeições diárias, pela manhã (7h) e a tarde (16h). O comportamento ingestivo foi determinado mediante observação visual, ocorrido durante 24 horas, a intervalos de 5 minutos, para se determinar o tempo despendido em ingestão, ruminação e ócio. A utilização do resíduo do biodiesel do dendê como fonte lipídica apresentou resultados significativos de consumos de matéria seca (MS), matéria orgânica (MO), extrato etéreo (EE) e proteína bruta (PB), bem como o coeficiente de digestibilidade de EE. Os níveis crescentes de substituição de resíduo do biodiesel não influenciaram (P>0,05) nos tempos despendidos em alimentação, ruminação e ócio. Assim como não alterou as eficiências de ingestão e ruminação da matéria seca (MS) e fibra em detergente neutro (FDN). Não houve efeito da inclusão de resíduo do biodiesel sobre os consumos e coeficientes de digestibilidade da FDN e FDA.

Estudo das variáveis operacionais dos processos de separação na produção de biodiesel, a partir do óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, Jacq) em escala de laboratório

Neste trabalho investigaram-se de forma sistemática as variáveis operacionais de processo envolvidas nas operações de separação aplicadas no pré-tratamento do óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, jacq) e na purificação do biodiesel produzido via transesterificação etanólica utilizando NaOH como catalisador, em escala de laboratório. Na etapa de pré-tratamento foram investigados os processos de Filtração e Decantação, sendo a filtração do produto da neutralização realizada a 40ºC, 50ºC e 60ºC, enquanto que na Decantação, avaliaram-se as temperaturas de 40ºC e 60ºC em 120 minutos. Em seguida, investigou-se a influência do tempo de decantação de 60, 90 e 120 minutos no processo de lavagem do óleo neutralizado a 40ºC e 60ºC, seguida de Desidratação sob vácuo a 80ºC, tendo sido investigado nesta etapa a influência da pressão. Após a reação de transesterificação, avaliou-se o processo de Evaporação do etanol em excesso, onde em um primeiro momento investigou-se as temperaturas de 70 e 80ºC, mantendo-se o tempo de evaporação constante em 20 minutos, no intervalo de 613,30 a 80,00 mbar, e em um segundo momento analisou-se as pressões de operação de 480,00 e 346,66 mbar. Em seguida, investigou-se a influência do tempo no processo de decantação da fase rica em glicerol a 70ºC, para tempos de 60, 120 e 180 minutos. Sendo realizada a lavagem da fase rica em ésteres a 70ºC, para os tempos de 60, 90 e 120 minutos de decantação da água residual. Avaliou-se ainda a eficiência do processo de centrifugação da mistura biodiesel e glicerol a 60 e 70ºC a 2000 rpm, para um tempo de 15 minutos. Em seguida, procedeu-se a lavagem da fase rica em ésteres com água a 60 e 70ºC, sendo a separação realizada via centrifugação a 60 e 70ºC. As fases ricas em ésteres, obtidas via decantação e centrifugação, foram submetidas à Desidratação sob vácuo, e caracterizadas em conformidade com as especificações da ANP. De acordo com os resultados experimentais, com base na qualidade do óleo neutro e rendimento do processo, observou-se que a Filtração a 50ºC gerou os melhores resultados para o pré-tratamento do óleo. Em relação à Evaporação do etanol, o melhor percentual de recuperação foi obtido a 80ºC e 346,6 mbar. Com relação à separação da fase ricas em ésteres e glicerol, o processo de Centrifugação a 60ºC gerou um biodiesel de melhor qualidade e maior rendimento. Observou-se ainda, a necessidade de uma segunda etapa de centrifugação de forma a minimizar a perdas de biodiesel na fase rica em glicerol.

Sustentabilidade e gestão ambiental no município de Moju/PA: desafios para a produção do biodiesel

O conceito de desenvolvimento sustentável e sua operacionalização emergem como uma necessidade de pensar em novas formas de mensurar o crescimento, daí o surgimento dos “Indicadores de Sustentabilidade”, criados para medir a sustentabilidade de um sistema, baseado em índices de diversas variáveis que apontam para a sustentabilidade ou não de uma região. Na Amazônia e no Estado do Pará, pouco se tem aplicado ferramentas de análise de sustentabilidade em suas mais diversas dimensões. Recentemente nesta região, foram criados os “Pólos de Produção do Biodiesel” através da Política Nacional de Produção do Biodiesel – PNPB e neste sentido, destaca-se o Município de Moju, no Pará, como um dos maiores produtores de dendê. Apesar da enorme expansão de cultivo de dendezeiro neste município, há dúvidas sobre a capacidade de Moju de receber uma política pública como essa, que se configura em novas territorialidades e novas dinâmicas sociais, econômicas e ambientais e trazem imensos desafios, que requerem uma capacidade de gestão ambiental forte. Dessa forma, o estudo dedica-se a analisar o nível de sustentabilidade do município de Moju e a capacidade de gestão ambiental deste município. Foram realizadas entrevistas e busca de dados secundários e para a análise de sustentabilidade usou-se como ferramenta de avaliação o Barômetro da Sustentabilidade. Observou-se que este município tende a baixa sustentabilidade com poucos avanços socioeconômicos e ambientais, o que denota a fragilidade do município nas questões socioambientais. Em geral, o município possui habilitação para exercer a gestão ambiental plena, ou seja, apresenta uma estrutura administrativa considerada desejável, porém sua estrutura operacional ainda é deficitária ou ineficaz, o que trará certamente problemas para a condução do PNPB.

Uso de coproduto da produção de biodiesel como alimento para bovinos confinados

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise termoeconômica da produção de biodiesel: aspectos técnicos, econômicos e ecológicos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeito do armazenamento na qualidade dos grãos e do óleo de crambe, para produção de biodiesel

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA