Hidrotratamento de óleo de bagaço de azeitona bruto na produção de biocombustíveis líquidos

Dissertação apresentada à Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia, para a obtenção do grau de Mestre em Energia e Bioenergia

Produção de Biodiesel em reator de ultrassons

A contínua subida dos preços dos combustíveis fósseis tradicionais aliada à crescente pressão por parte de várias instituições mundiais para uma política “verde” no que diz respeito aos combustíveis, levam a um aumento da procura dos biocombustíveis e é neste contexto que surge o biodiesel como um dos principais intervenientes. O biodiesel pode ser definido como um derivado éster monoalquílico de ácidos gordos de cadeia longa proveniente de fontes renováveis como óleos vegetais ou gorduras animais e que apresenta características semelhantes ao diesel de petróleo, podendo ser utilizado sem qualquer problema em motores de ignição por compressão. Este trabalho apresenta como principal objetivo o estudo da aplicação da tecnologia de ultrassons na produção de biodiesel. Foi utilizado neste trabalho como matéria-prima um óleo doméstico usado. Este óleo foi previamente filtrado sendo depois analisado o seu índice de acidez para avaliar o seu teor em ácidos gordos livres. O valor obtido para o índice de acidez do óleo foi de 1,91 mg KOH/g, um valor relativamente baixo permitindo a sua utilização sem ser necessário um tratamento inicial via esterificação para diminuir a acidez do mesmo. Foram realizados três ensaios de reação independentes, o primeiro recorrendo ao método tradicional de produção de biodiesel através de transesterificação e recorrendo a agitação mecânica e aquecimento, o segundo utilizando uma sonda de ultrassons com a potência de 500 W e um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de ultrassons de 2000 W. Em todas as reações foi utilizada uma proporção de 1:5 de óleo usado e metanol e 0,5 % (em relação á massa de óleo utilizada) de catalisador metilato de sódio. Todas as alíquotas recolhidas durante os ensaios foram analisadas através de cromatografia gasosa de modo a determinar o conteúdo em ésteres presente em cada uma delas. A reação convencional teve uma duração total de 150 minutos e decorreu a uma temperatura de 65ºC e a agitação constante de 500 rpm. Ao longo da reação foram retiradas alíquotas de cerca de 25 ml, que foram tratadas de imediato e posteriormente analisadas de modo a estudar-se o comportamento da reação ao longo do tempo. A percentagem de ésteres metílicos no biodiesel obtida ao fim de 90 minutos foi de 81,3%. Em seguida realizou-se uma reação utilizando uma sonda de ultrassons de 500 W de potência mergulhada num recipiente reacional devidamente isolado com uma rolha de cortiça de modo a minimizar as perdas de metanol por evaporação. O tempo total de reação foi de 90 minutos e foram-se retirando alíquotas de cerca de 25 ml para acompanhar o desenrolar da reação, tendo-se obtido uma percentagem de ésteres metílicos de 85,9% ao fim dos 90 minutos. Foi realizada por fim um terceiro ensaio de reação utilizando uma sonda de 2000 W com uma duração total de 90 minutos, tendo-se obtido resultados pouco satisfatórios (77,7%), provavelmente devido a algum problema operacional relacionado com a sonda de ultrassons utilizada ou devido a uma geometria do reator pouco eficiente. Os produtos resultantes da reação convencional e da reação utilizando a sonda de ultrassons de 500 W, assim como o óleo utilizado como matéria-prima foram caracterizados em termos de índice de acidez, densidade a 15ºC e viscosidade a 40ºC.

Desenvolvimento de membranas catalíticas poliméricas para a metanólise de ácidos gordos

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Química e Bioquímica

Metanólise de óleo de soja em biodiesel através de um reactor de membrana

Com o aumento das necessidades energéticas, bem como dos cada vez mais conhecidos efeitos nocivos dos combustíveis fósseis, tornou-se imperativo pesquisar e desenvolver alternativas sustentáveis e verdes a esses recursos. O biodiesel é considerado como o melhor substituto para o combustível diesel convencional de base petroquímica. A transesterificação de óleos vegetais revela-se como uma importante via de obtenção do biodiesel. Na produção de biodiesel com catalisadores básicos homogéneos, como o hidróxido de sódio, deparamo-nos com um problema na hidrólise de triglicéridos, levando à formação de sabões e emulsões. Mesmo quando são usados reagentes secos, há formação de água devido à reacção do hidróxido com o álcool. Estes problemas podem ser solucionados com a utilização de catalisadores heterogéneos. Este estudo incidiu na preparação de membranas catalíticas de álcool polivinílico (PVA) incorporadas com um catalisador heterogéneo sólido básico (óxido de cálcio) obtido de resíduos industriais (casca de ovo). Caracterizaram-se as membranas catalíticas através da determinação da espessura, ângulos de contacto, grau de inchamento e espectroscopia de infravermelho. As membranas de PVA foram testadas na metanólise de óleo de soja em reactor batch e reactor de membrana catalítica. Estudou-se o efeito da reticulação química e por irradiação gama, nas propriedades das membranas e na actividade catalítica.

Metanólise de óleo de soja em reator de membrana compósita PVA/casca de ovo calcinada. Estudo do efeito da reticulação

Com a crise energética atual e os efeitos nocivos associados ao consumo de combustíveis fósseis e seus derivados, tornou-se imperativo pesquisar e desenvolver alternativas sustentáveis e economicamente viáveis face a esse recurso. Surgiu então o biodiesel, um combustível derivado de recursos renováveis e potencial substituto do diesel convencional de base petroquímica. A transesterificação de óleos vegetais apresenta ser a principal via na produção de biodiesel. A utilização de catalisadores básicos homogéneos, tal como o hidróxido de sódio, na produção de biodiesel apresenta algumas adversidades, nomeadamente, o aparecimento de reações secundárias de hidrólise dos triglicéridos, na presença de água, que promovem a formação de sabões e emulsões. Mesmo com o uso de reagentes secos, ocorrem reações entre o hidróxido e o álcool, formando-se água. Uma solução para este tipo de problemas é a utilização de catalisadores heterogéneos. Contudo, a produção de biodiesel apresenta custos associados elevados que podem ser diminuídos com a utilização de catalisadores provenientes de resíduos alimentares. Este trabalho consistiu na preparação de membranas catalítica de álcool polivinílico (PVA) incorporadas com um catalisador heterogéneo sólido básico (óxido de cálcio) obtido a partir de resíduos alimentares industriais (casca de ovo de galinha). Procedeu-se à caraterização das membranas por determinação da espessura, ângulos de contato, grau de inchamento e por espectroscopia de infravermelho. As membranas de PVA foram testadas na transesterificação de óleo de soja com metanol em reator de membrana catalítica. Analisou-se o efeito da reticulação química nas propriedades das membranas e na atividade catalítica.

Desenvolvimento de soluções para aproveitamento de subproduto da produção de Biodiesel e outras matérias-primas com acidez livre

A presente dissertação tem como objectivo o estudo de soluções para o aproveitamento de um subproduto com elevado teor em ácidos gordos livres (FFA) produzido na Unidade de Produção de Biodiesel da IBEROL, bem como a incorporação de matérias-primas alternativas de segunda geração. Para tal, foi elaborado um estudo de viabilidade económica assente em 5 propostas, solicitadas a 5 fornecedores, correspondendo cada uma delas a uma diferente tecnologia de pré-tratamento de matérias-primas com elevada acidez (A a E). Estabeleceram-se, previamente, critérios técnicos e económicos que permitiram avaliar as propostas e efectuar a sua hierarquização. Em seguida, foi realizada uma análise de sensibilidade a alguns parâmetros da qual resultaram 23 cenários, que se revelaram pouco influentes para a selecção do pré-tratamento, devido aos resultados negativos que apresentaram. Como tal, passou-se à análise de cenários estratégicos, da qual se concluiu que a instalação de um pré-tratamento só compensa para valores de incorporação de MPRs elevados. Com base na avaliação dos diferentes cenários acima mencionados, foi possível afirmar que as tecnologias C e D são as que apresentariam melhores resultados em termos económicos para a empresa. Contudo, devido à proximidade dos valores de VAL e Payback time obtidos em ambos os casos, é importante salvaguardar que existem grandes diferenças entre as duas tecnologias, no que toca às condições operatórias. Assim, pelos critérios técnicos, conclui-se que a redução do elevado teor de ácidos gordos livres presentes em matérias-primas como as gorduras animais e os óleos vegetais usados pode ser eficientemente levada a cabo pela tecnologia D, sem limitações no que diz respeito à acidez à entrada do processo, como as que se verificam na tecnologia C. Foi também estudada, a possibilidade de um revamping à Unidade de Neutralização e Desgomagem química da IBEROL para um aumento de capacidade de produção de óleo neutro. Após a realização de várias experiências, concluiu-se que seriam necessárias algumas alterações à unidade actual, executáveis com um baixo investimento, nomeadamente, uma intervenção para aumento do número de placas dos permutadores. Para as condições habituais (acidez e incorporação) de operação da neutralização e desgomagem química, prevê-se um aumento de capacidade de, aproximadamente,11%.

Aproveitamento do Óleo das Amêndoas de Tucumã do Amazonas na Produção de Biodiesel

A falta de disponibilidade de energia elétrica é um dos principais motivos pelo baixo Índice de Desenvolvimento Humano das comunidades isoladas localizadas na Amazônia. O biodiesel produzido a partir de óleos vegetais extraídos de espécies oleaginosas nativas de forma sustentada é uma das melhores alternativas energéticas para a região. O tucumã do amazonas, Astrocaryum aculeatum, é uma espécie de palmeira que produz um fruto muito apreciado na região, a partir do qual se obtém uma amêndoa com alto teor de óleo. Nesse estudo, foi avaliada a produção de biodiesel etílico, a partir de diferentes lotes de óleos de tucumã do amazonas, com índices de acidez baixos e elevados, pela transesterificação por catálise básica e ácida homogêneas, respectivamente. Na catálise ácida, foram testados HCl e H2SO4 como catalisadores nas concentrações de 0,0625 a 1,000 M, empregando etanol hidratado na proporção molar de 1:6 e a reação conduzida a 90 ºC por 24 h. Na catálise básica, foram testados NaOH e KOH, nas proporções de 0,5 a 2,0 %, empregando etanol anidro na proporção molar de 1:12 e a reação conduzida a 80 ºC por 2 h. O biodiesel obtido em cada experimento foi analisado por métodos físicos (massa específica) e cromatográficos (CLAE em fase reversa). Análises cromatográficas indicaram que as melhores conversões foram alcançadas por amostras de biodiesel com massas específicas inferiores a 0,87 g.cm-1. As amostras de biodiesel obtidas com melhor qualidade foram obtidas utilizando-se os catalisadores ácidos a 1,0 M com rendimentos superiores a 90%. No caso da catálise básica, obteve-se biodiesel de boa qualidade empregando-se o catalisador NaOH a 2,0%, porém com rendimento inferior a 60 %. Contudo, em ambos os casos, foi possível identificar um excelente potencial de produção de biocombustível, a partir do óleo das amêndoas de tucumã.

Paralisia cerebral tetraplégica e constipação intestinal: avaliação da reeducação intestinal com uso de massagens e dieta laxante

A constipação intestinal afeta 74% dos indivíduos com paralisia cerebral. O objetivo deste estudo foi avaliar resultados das intervenções de enfermagem no tratamento da constipação intestinal associada à paralisia cerebral. Trata-se de um estudo quantitativo, prospectivo e comparativo (antes-depois). A amostra foi composta por 50 pacientes com paralisia cerebral tetraplégica e constipação intestinal. As principais orientações conservadoras foram: consumo diário de alimentos laxantes e óleos vegetais, aumento da ingestão hídrica e execução de manobras intestinais diárias. Houve alívio total ou parcial da constipação em 90% dos participantes, com melhora de aspectos da qualidade de vida, como sono, apetite e irritabilidade, além de diminuição significativa de sangramento retal, fissura anal, retenção voluntária de fezes, choro e dor ao evacuar. Apenas 10% necessitaram de medicações laxantes. Recomenda-se que medidas conservadoras sejam preferencialmente utilizadas para o tratamento da constipação intestinal associada à paralisia cerebral e que medicamentos sejam apenas adjuvantes, quando necessário.

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.

Composição em ácidos graxos do óleo da polpa de açaí extraído com enzimas e com hexano

A palmeira Euterpe oleracea (Mart.), conhecida como açaizeiro, é nativa da Amazônia e tem-se destacado pelo potencial dos seus produtos, em especial pela importância econômica para a fruticultura regional. A polpa de açaí contém alto teor de óleo vegetal, cerca de 53% em base seca, e é uma fonte de ácidos graxos essenciais. Neste trabalho, a composição em ácidos graxos da fração lipídica da polpa de açaí foi determinada por cromatografia gasosa de alta resolução. O óleo foi obtido pelo processo enzimático ou por extração com n-hexano. A extração enzimática, em meio aquoso, tem sido indicada como uma alternativa para a obtenção de óleos vegetais derivados de polpas de frutas. Os resultados apresentaram diferenças não significativas na composição em ácidos graxos dos óleos provenientes das diferentes técnicas de extração. Em ambos os casos, houve predominância dos ácidos graxos monoinsaturados (68% a 71%) e de ácidos graxos poliinsaturados (7,7% a 10,6%).

Controle da antracnose na pós-colheita de manga 'Ubá' com o uso de produtos alternativos

Foi avaliada a eficácia de produtos alternativos aos agroquímicos no controle da antracnose na pós-colheita de mangas 'Ubá'. Frutos fisiologicamente maduros foram pulverizados até o completo molhamento, com suspensão de conídios de Colletotrichum gloeosporioides, na concentração de 2,5 x 10(5) conídios/mL. Após a secagem ao ar, foram pulverizados com água destilada (testemunha), tween 20 (8 mL/L de solução), Prochloraz (1,10 mL de Sportak 450 EC/L de solução), óleo de alho (10 mL/L + 8 mL/L de tween 20), óleo de amêndoa de Acrocomia aculeata + leite em pó instantâneo (LPI) (25 mL/L+ 10 g LPI/L), óleo de amêndoa de A. aculeata + tween (25 mL/L + 8 mL/L de tween 20), biofertilizante agro-mos® (100 µL/L), óleo de neen (10 mL/L + 8 mL/L de tween 20), quitosana (10 mL/L + 8 mL/L de tween 20) e biomassa cítrica (10 mL/L + 8 mL/L tween 20).O solvente utilizado foi água destilada. Avaliaram-se o período de incubação, o período latente, a perda de massa fresca, a produção de CO² e, diariamente, a severidade e incidência da doença. Os períodos mais curtos de incubação da doença foram observados nos frutos tratados com óleo de neen, água + tween e biomassa cítrica, com aproximadamente cinco dias. O óleo de amêndoa de A. aculeata + LPI e agro-mos® foram os produtos que mais retardaram o aparecimento dos sintomas, impondo à doença o período de incubação de nove dias após a inoculação do patógeno. Quanto à severidade, o óleo de amêndoa de macaúba + LPI e o Prochloraz foram os mais eficientes em conter o crescimento do patógeno até o oitavo dia após a inoculação, sendo que, logo depois, os frutos tratados com óleo de amêndoa de A. aculeata + LPI se igualaram àqueles tratados com a maioria dos demais produtos. Os frutos tratados com óleo de amêndoa de A. aculeata + LPI e óleo de amêndoa de A. aculeata + tween manifestaram as estruturas do patógeno apenas após 13 e 14 dias de avaliação, respectivamente. As maiores perdas de massa foram observadas nos frutos tratados com óleo de alho e biomassa cítrica, com 8,31% e 8,44%, respectivamente, no dia 14. Quanto à produção de CO², o óleo de amêndoa de A. aculeata + LPI e óleo de amêndoa de A. aculeata + tween mantiveram a taxa respiratória crescente, sendo que, no dia 12 ocorreu um leve aumento na respiração. Dessa forma, conclui-se que, além do Prochloraz, o óleo de amêndoa de A. aculeata + LPI e óleo de amêndoa de A. aculeata + tween têm bom potencial para controle da antracnose em manga 'Ubá'.

Efeitos do óleo de andiroba (Carapa guianensis) na função hepática de ratos submetidos à isquemia e reperfusão normotérmica do fígado

OBJETIVO: avaliar os efeitos do óleo da andiroba (Carapa guianensis) na função do fígado de ratos submetidos à isquemia/reperfusão hepática normotérmica. MÉTODOS: foram utilizados 12 ratos Wistar, distribuídos em dois grupos: solução salina (n=6) e andiroba (n=6). O grupo andiroba foi tratado com óleo de andiroba (0,63ml/kg, VO) durante sete dias antes do procedimento cirúrgico. A isquemia foi induzida por oclusão da vascularização dos lobos mediano e lateral do fígado, usando clip vascular, nos dois grupos, por 45min, com posterior reperfusão por 60min. Analisaram-se as dosagens de AST, ALT, Gama-GT e biodistribuição hepática do fitato-Tc99m. RESULTADOS:não houve diferença significante no percentual de radioatividade/grama de tecido (%ATI/g) no lobo direito do grupo salina (17,53±2,78) quando comparado com o grupo andiroba (18,04±3,52), com p=0,461, o mesmo ocorrendo no %ATI/g do lobo esquerdo do fígado quando os dois grupos foram comparados (p=0,083). No grupo salina o %ATI/g foi significativamente mais elevado no lobo hepático direito não isquemiado (17,53±2,78), em comparação com o lobo esquerdo (5,04±0,82), que sofreu isquemia/reperfusão (p=0,002). Diferença significante também ocorreu na comparação entre os lobos direito (18,04±3,52) e esquerdo (7,11±1,86) dos animais do grupo andiroba (p=0,004). Não houve diferença significante nas dosagens de AST, ALT e Gama-GT comparando-se os dois grupos (p>0,05). CONCLUSÃO:o óleo de andiroba não contribuiu para a proteção da função hepática em modelo de lesão induzida por isquemia e reperfusão normotérmica do fígado de ratos.

Efeito de tipo de óleo adicionado à dieta, sobre o teor de colesterol em partes da carcaça de frangos de corte de acordo com sexo e linhagem

Foi conduzido um experimento com o objetivo de avaliar níveis de energia metabolizável normalmente utilizado nas rações de frangos de corte, obtidos pela inclusão de óleos vegetais (soja, canola e palma) e seus efeitos sobre o teor de colesterol da pele e músculos da coxa e peito, levando-se em consideração a linhagem e sexo. Foram utilizados 2.400 pintos de 1 dia, das linhagens comerciais Hubbard e Avian Farms, em igual quantidade de machos e fêmeas. As aves receberam uma ração inicial e outra final, com níveis de energia metabolizável de 3.050 e 3.150 kcal, respectivamente, obtidos pela inclusão de óleos vegetais, fornecedores de ácidos graxos, inclusive "w-3". Como ração controle, foi utilizada uma à base de milho e soja, sem a inclusão de óleos, com níveis de energia metabolizável de 2.900 e 3.000 kcal, respectivamente. Os dados obtidos foram submetidos à análise de variância em um delineamento inteiramente ao acaso em um arranjo fatorial de tratamentos, sendo que as diferenças significativas entre tratamentos foram detectadas pelo teste de DMS. Houve efeito significativo devido à inclusão de óleos quanto aos teores de colesterol nas partes das carcaças estudadas.

Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos em margarina, creme vegetal e maionese

Hidrocarbonetos aromáticos policíclicos (HAPs) são um grupo de compostos que têm sido objeto de muitas pesquisas devido ao seu potencial tóxico. Neste estudo, margarinas, cremes vegetais e maioneses disponíveis no mercado brasileiro foram analisadas quanto ao teor de pireno, fluoranteno, benzo(a)antraceno, criseno, benzo(b)fluoranteno, benzo(k)fluoranteno, benzo(a)pireno e dibenzo(a,h)antraceno. A metodologia analítica envolveu extração líquido-líquido, limpeza em coluna de sílica gel e determinação por cromatografia líquida de alta eficiência com detector de fluorescência. Níveis variáveis de contaminação foram encontrados em marcas diferentes do mesmo produto e em lotes diferentes da mesma marca. O teor médio de HAPs totais encontrados esteve na faixa de 4,1 a 7,1mig/kg em cremes vegetais, de 1,7 a 3,9mig/kg em margarinas e de 1,0 a 21,7mig/kg em maioneses. Em geral, os produtos que declaravam conter óleo de milho em sua formulação mostraram os maiores níveis de contaminação. Com base nestes resultados e na importância de gorduras, óleos e produtos derivados como fonte de ingestão de HAPs, recomenda-se aos produtores de margarinas, cremes vegetais e maioneses que iniciem o controle da contaminação dos óleos vegetais utilizados na elaboração destes produtos, de forma a reduzir a exposição do consumidor à quantidades excessivas de compostos potencialmente carcinogênicos.

Avaliação sensorial de maionese tradicional e maionese enriquecida com ervas aromáticas

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a aceitabilidade de amostras de maionese obtidas em laboratório com diferentes tipos de óleos e aromatizadas com ervas. O método de ordenação foi utilizado na avaliação da preferência das amostras produzidas em laboratório e o teste de diferença-do-controle foi aplicado com o intuito de saber se existiam diferenças significativas entre estas. Verificou-se também o nível de aceitação das amostras por escala hedônica de 9 pontos, no qual 28 julgadores avaliaram as amostras pelos atributos qualidade geral do produto, sabor e consistência. De acordo com os resultados obtidos no teste de ordenação, verificou-se uma diferença significativa (p > 0,05) quanto à preferência das amostras contendo óleo de gergelim e azeite de oliva e, pelo teste de diferença-do-controle, concluiu-se que as amostras de maionese com os óleos de gergelim, coco e azeite de oliva são diferentes ao nível de significância de 5%, em relação à maionese com óleo de soja (padrão). Na avaliação da aceitação por atributos, verificou-se que não houve diferença significativa de preferência entre as amostras aromatizadas.