Simulation process of biodiesel production over heterogeneous catalysts

Biodiesel production is a very promising area due to the relevance that it is an environmental-friendly diesel fuel alternative to fossil fuel derived diesel fuels. Nowadays, most industrial applications of biodiesel production are performed by the transesterification of renewable biological sources based on homogeneous acid catalysts, which requires downstream neutralization and separation leading to a series of technical and environmental problems. However, heterogeneous catalyst can solve these issues, and be used as a better alternative for biodiesel production. Thus, a heuristic diffusion-reaction kinetic model has been established to simulate the transesterification of alkyl ester with methanol over a series of heterogeneous Cs-doped heteropolyacid catalysts. The novelty of this framework lies in detailed modeling of surface reacting kinetic phenomena and integrating that with particle-level transport phenomena all the way through to process design and optimisation, which has been done for biodiesel production process for the first time. This multi-disciplinary research combining chemistry, chemical engineering and process integration offers better insights into catalyst design and process intensification for the industrial application of Cs-doped heteropolyacid catalysts for biodiesel production. A case study of the transesterification of tributyrin with methanol has been demonstrated to establish the effectiveness of this methodology.

Experimental investigation of the fuel properties of glidfuel, palm oil mill effluent biodiesel and blends

Biofuels derived from industry waste have potential to substitute fossil fuels (Diesel and Gasoline) in internal combustion (IC) engines. Use of waste streams as fuels would help to reduce considerably life-cycle greenhouse gas emissions and minimise waste processing costs. In this study an investigation into the fuel properties of two waste derived biofuels were carried out, they are: (i) Glidfuel (GF) biofuel - a waste stream from paper industry, and (ii) Palm Oil Mill Effluent (POME) biodiesel - biodiesel produced from palm oil industry effluent through various treatment and transesterification process. GF and POME was mixed together at various proportions and separately with fossil diesel (FD) to assess the miscibility and various physical and chemical properties of the blends. Fuel properties such as kinematic viscosity, higher heating value, water content, acid number, density, flash point temperature, CHNO content, sulphur content, ash content, oxidation stability, cetane number and copper corrosion ratings of all the fuels were measured. The properties of GF, POME and various blends were compared with the corresponding properties of the standard FD. Significance of the fuel properties and their expected effects on combustion and exhaust emission characteristics of the IC engine were discussed. Results showed that most properties of both GF and POME biodiesel were comparable to FD. Both GF and POME were miscible with each other, and also separately with the FD. Flash point temperatures of GF and POME biodiesel were 40.7°C and 158.7°C respectively. The flash point temperature of GF was about 36% lower than corresponding FD. The water content in GF and FD were 0.74 (% wt) and 0.01 (% wt) respectively. Acidity values and corrosion ratings of both GF and POME biodiesel were low compared to corresponding value for FD. The study concluded that optimum GF-POME biofuel blends can substitute fossil diesel use in IC engines.

Fiber Scaffolds of Poly (glycerol-dodecanedioate) and its Derivative via Electrospinning for Neural Tissue Engineering

Peripheral nerves have demonstrated the ability to bridge gaps of up to 6 mm. Peripheral Nerve System injury sites beyond this range need autograft or allograft surgery. Central Nerve System cells do not allow spontaneous regeneration due to the intrinsic environmental inhibition. Although stem cell therapy seems to be a promising approach towards nerve repair, it is essential to use the distinct three-dimensional architecture of a cell scaffold with proper biomolecule embedding in order to ensure that the local environment can be controlled well enough for growth and survival. Many approaches have been developed for the fabrication of 3D scaffolds, and more recently, fiber-based scaffolds produced via the electrospinning have been garnering increasing interest, as it offers the opportunity for control over fiber composition, as well as fiber mesh porosity using a relatively simple experimental setup. All these attributes make electrospun fibers a new class of promising scaffolds for neural tissue engineering. Therefore, the purpose of this doctoral study is to investigate the use of the novel material PGD and its derivative PGDF for obtaining fiber scaffolds using the electrospinning. The performance of these scaffolds, combined with neural lineage cells derived from ESCs, was evaluated by the dissolvability test, Raman spectroscopy, cell viability assay, real time PCR, Immunocytochemistry, extracellular electrophysiology, etc. The newly designed collector makes it possible to easily obtain fibers with adequate length and integrity. The utilization of a solvent like ethanol and water for electrospinning of fibrous scaffolds provides a potentially less toxic and more biocompatible fabrication method. Cell viability testing demonstrated that the addition of gelatin leads to significant improvement of cell proliferation on the scaffolds. Both real time PCR and Immunocytochemistry analysis indicated that motor neuron differentiation was achieved through the high motor neuron gene expression using the metabolites approach. The addition of Fumaric acid into fiber scaffolds further promoted the differentiation. Based on the results, this newly fabricated electrospun fiber scaffold, combined with neural lineage cells, provides a potential alternate strategy for nerve injury repair.

Functional genomic and molecular analyses of transcripts related to glycerol synthesis and trafficking in rainbow smelt (Osmerus mordax) using cold temperature-induced models of glycerol production

The rainbow smelt (Osmerus mordax) is an anadromous teleost that produces type II antifreeze protein (AFP) and accumulates modest urea and high glycerol levels in plasma and tissues as adaptive cryoprotectant mechanisms in sub-zero temperatures. It is known that glyceroneogenesis occurs in liver via a branch in glycolysis and gluconeogenesis and is activated by low temperature; however, the precise mechanisms of glycerol synthesis and trafficking in smelt remain to be elucidated. The objective of this thesis was to provide further insight using functional genomic techniques [e.g. suppression subtractive hybridization (SSH) cDNA library construction, microarray analyses] and molecular analyses [e.g. cloning, quantitative reverse transcription - polymerase chain reaction (QPCR)]. Novel molecular mechanisms related to glyceroneogenesis were deciphered by comparing the transcript expression profiles of glycerol (cold temperature) and non-glycerol (warm temperature) accumulating hepatocytes (Chapter 2) and livers from intact smelt (Chapter 3). Briefly, glycerol synthesis can be initiated from both amino acids and carbohydrate; however carbohydrate appears to be the preferred source when it is readily available. In glycerol accumulating hepatocytes, levels of the hepatic glucose transporter (GLUT2) plummeted and transcript levels of a suite of genes (PEPCK, MDH2, AAT2, GDH and AQP9) associated with the mobilization of amino acids to fuel glycerol synthesis were all transiently higher. In contrast, in glycerol accumulating livers from intact smelt, glycerol synthesis was primarily fuelled by glycogen degradation with higher PGM and PFK (glycolysis) transcript levels. Whether initiated from amino acids or carbohydrate, there were common metabolic underpinnings. Increased PDK2 (an inhibitor of PDH) transcript levels would direct pyruvate derived from amino acids and / or DHAP derived from G6P to glycerol as opposed to oxidation via the citric acid cycle. Robust LIPL (triglyceride catabolism) transcript levels would provide free fatty acids that could be oxidized to fuel ATP synthesis. Increased cGPDH (glyceroneogenesis) transcript levels were not required for increased glycerol production, suggesting that regulation is more likely by post-translational modification. Finally, levels of a transcript potentially encoding glycerol-3-phosphatase, an enzyme not yet characterized in any vertebrate species, were transiently higher. These comparisons also led to the novel discoveries that increased G6Pase (glucose synthesis) and increased GS (glutamine synthesis) transcript levels were part of the low temperature response in smelt. Glucose may provide increased colligative protection against freezing; whereas glutamine could serve to store nitrogen released from amino acid catabolism in a non-toxic form and / or be used to synthesize urea via purine synthesis-uricolysis. Novel key aspects of cryoprotectant osmolyte (glycerol and urea) trafficking were elucidated by cloning and characterizing three aquaglyceroporin (GLP)-encoding genes from smelt at the gene and cDNA levels in Chapter 4. GLPs are integral membrane proteins that facilitate passive movement of water, glycerol and urea across cellular membranes. The highlight was the discovery that AQP10ba transcript levels always increase in posterior kidney only at low temperature. This AQP10b gene paralogue may have evolved to aid in the reabsorption of urea from the proximal tubule. This research has contributed significantly to a general understanding of the cold adaptation response in smelt, and more specifically to the development of a working scenario for the mechanisms involved in glycerol synthesis and trafficking in this species.

Concentrations and abundance ratios of long-chain alkenones and glycerol dialkyl glycerol tetraethers in sinking particles south of Java

In this study, we obtained concentrations and abundance ratios of long-chain alkenones and glycerol dialkyl glycerol tetraethers (GDGTs) in a one-year time-series of sinking particles collected with a sediment trap moored from December 2001 to November 2002 at 2200 m water depth south of Java in the eastern Indian Ocean. We investigate the seasonality of alkenone and GDGT fluxes as well as the potential habitat depth of the Thaumarchaeota producing the GDGTs entrained in sinking particles. The alkenone flux shows a pronounced seasonality and ranges from 1 µg m-**2 d**-1 to 35 µg m**-2 d**-1. The highest alkenone flux is observed in late September during the Southeast monsoon, coincident with high total organic carbon fluxes as well as high net primary productivity. Flux-weighted mean temperature for the high flux period using the alkenone-based sea-surface temperature (SST) index UK'37 is 26.7°C, which is similar to satellite-derived Southeast (SE) monsoon SST (26.4°C). The GDGT flux displays a weaker seasonality than that of the alkenones. It is elevated during the SE monsoon period compared to the Northwest (NW) monsoon and intermonsoon periods (approximately 2.5 times), which is probably related to seasonal variation of the abundance of Thaumarchaeota, or to enhanced export of GDGTs by aggregation with sinking phytoplankton detritus. Flux-weighted mean temperature inferred from the GDGT-based TEXH86 index is 26.2°C, which is 1.8 °C lower than mean annual (ma) SST but similar to SE monsoon SST. As the time series of TEXH86 temperature estimates, however, does not record a strong seasonal amplitude, we infer that TEXH86 reflects ma upper thermocline temperature at approximately 50 m water depth.

Tissue-specific bioscaffolds for adipose-derived stem/stromal cell expansion and delivery

Decellularized adipose tissue (DAT) is a promising biomaterial for soft tissue regeneration, and it provides a highly conducive microenvironment for human adipose-derived stem/stromal cell (ASC) attachment, proliferation, and adipogenesis. This thesis focused on developing techniques to fabricate 3-D bioscaffolds from enzymatically-digested DAT as platforms for ASC culture and delivery in adipose tissue engineering and large-scale ASC expansion. Initial work investigated chemically crosslinked microcarriers fabricated from pepsin-digested DAT as injectable adipo-inductive substrates for ASCs. DAT microcarriers highly supported ASC adipogenesis compared to gelatin microcarriers in a CELLSPIN system, as confirmed by glycerol-3-phosphate dehydrogenase (GPDH) enzyme activity, lipid accumulation, and endpoint RT-PCR. ASCs cultured on DAT microcarriers in proliferation medium also had elevated PPARγ, C/EBPα, and LPL expression which suggested adipo-inductive properties. In vivo testing of the DAT microcarriers exhibited stable volume retention and enhanced cellular infiltration, tissue remodeling, and angiogenesis. Building from this work, non-chemically crosslinked porous foams and bead foams were fabricated from α-amylase-digested DAT for soft tissue regeneration. Foams were stable and strongly supported ASC adipogenesis based on GPDH activity and endpoint RT-PCR. PPARγ, C/EBPα, and LPL expression in ASCs cultured on the foams in proliferation media indicated adipo-inductive properties. Foams with Young’s moduli similar to human fat also influenced ASC adipogenesis by enhanced GPDH activity. In vivo adipogenesis accompanied by a potent angiogenic response and rapid resorption showed their potential use in wound healing applications. Finally, non-chemically crosslinked porous microcarriers synthesized from α-amylase-digested DAT were investigated for ASC expansion. DAT microcarriers remained stable in culture and supported significantly higher ASC proliferation compared to Cultispher-S microcarriers in a CELLSPIN system. ASC immunophenotype was preserved for all expanded groups, with reduced adhesion marker expression under dynamic conditions. DAT microcarrier expansion upregulated ASC expression of early adipogenic (PPARγ, LPL) and chondrogenic (COMP) markers without inducing a mature phenotype. DAT microcarrier expanded ASCs also showed similar levels of adipogenesis and osteogenesis compared to Cultispher-S despite a significantly higher population fold-change, and had the highest level of chondrogenesis among all groups. This study demonstrates the promising use of DAT microcarriers as a clinically relevant strategy for ASC expansion while maintaining multilineage differentiation capacity.

Produção biológica integrada de hidrogénio e metano a partir de resíduos da indústria do biodiesel

Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia da Energia e do Ambiente

Produção enzimática de biodiesel a partir de resíduos agro-industriais usando a lipase imobilizada de origem microbiana

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química e Biológica

Produção de exopolissacarídeos bacterianos a partir de glicerol residual gerado na síntese de biodiesel

A busca por combustíveis alternativos, tais como os biocombustíveis, torna-se necessária devido à crescente demanda por combustíveis em todos os setores da atividade humana, sendo que quase toda energia consumida no mundo provém do petróleo, uma fonte limitada, que emite grande quantidade de gases poluentes. Devido à grande diversidade de culturas oleoginosas no país, o Brasil demonstra potencial para substituição do diesel pelo biodiesel. No processo de obtenção deste, o óleo vegetal sofre uma transesterificação, sob a ação de um catalisador básico e na presença de um álcool, formando três moléculas de ésteres metílicos ou etílicos de ácidos graxos, que constituem o biodiesel em sua essência, liberando uma molécula de glicerol, que é o coproduto mais abundante desta reação. Sendo assim, a utilização do glicerol residual é uma ótima alternativa para agregar valor à cadeia produtiva do biodiesel, minimizar os danos de um possível descarte inadequado, além de diminuir os custos do processo. Com este intuito, este trabalho propõe o uso do glicerol residual como fonte de carbono para produção de exopolissacarídeos (EPSs). Para tal, foram utilizadas linhagens de bactérias mencionadas na literatura como produtoras de EPSs de importância comercial, sendo elas: Xanthomonas campestris pv. mangiferaeindicae IBSBF 1230, Pseudomonas oleovarans NRRL B-14683, Sphingomonas capsulata NRRL B-4261 e Zymomonas mobilis NRRL B-4286. Os cultivos foram realizados em meio apropriado para cada micro-organismo, e como fontes de carbono foram testadas a sacarose, o glicerol residual e uma mistura de ambos na proporção de 1:1 m/m. Os meios foram inoculados com suspensão da bactéria em estudo, sendo avaliados parâmetros relativos ao crescimento celular e à produção de EPSs. Para X. campestris pv. mangiferaeindicae, foram determinadas algumas propriedades reológicas e térmicas dos EPSs produzidos com as diferentes fontes de carbono, bem como o índice de emulsificação com diferentes óleos vegetais. X. campestris apresentou uma concentração de EPSs em torno de 4 g.L-1 em todos os meios estudados, comportamento similar ao da bactéria P. oleovorans, diferindo apenas no meio contendo sacarose (0,8 g.L-1 ). S. capsulata apresentou uma maior concentração de EPSs em meios contendo sacarose e a mistura de sacarose com glicerol residual, em torno de 3,4 g.L-1 , e em meio contendo glicerol residual este valor caiu para 1,7 g.L-1 . Já Z. mobilis apresentou um melhor resultado em meio contendo sacarose e glicerol residual, atingindo 1,3 g.L-1 , sendo que em meio contendo somente sacarose e glicerol residual estes valores foram inferiores alcançando 0,2 e 0,7 g.L-1 , respectivamente. Quase todas as bactérias atingiram a fase estacionária em 24 h de cultivo e o pH permaneceu praticamente constante, sendo verificada uma queda mais acentuada somente para Z. mobilis. O comportamento reológico foi similar para as xantanas produzidas nos diferentes meios, entretanto a viscosidade inicial foi maior com o meio a sacarose (637 cP), seguido da mistura de sacarose com glicerol residual (279 cP) e glicerol residual (60 cP). O IE24 foi superior quando utilizado o óleo de milho, atingindo valores de 97, 72 e 64 % em sacarose, mistura de sacarose com glicerol e glicerol residual, respectivamente. Desta forma, pode-se afirmar que a mudança na fonte de carbono afeta estas propriedades.

Produção de lipídios microbianos a partir de glicerol bruto gerado na síntese de biodiesel

Diante da grande quantidade de glicerol bruto gerado na síntese do biodiesel e seu baixo valor comercial, torna-se fundamental encontrar formas alternativas para converter este substrato em produtos com valor agregado. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo avaliar diferentes leveduras oleaginosas capazes de metabolizar o glicerol bruto, gerado como coproduto na síntese de biodiesel, visando produzir biomassa como fonte de lipídios. Todos os cultivos foram realizados em frascos agitados, em condições estabelecidas de acordo com cada etapa do trabalho, sendo obtidos dados relativos ao crescimento celular e à produção de lipídios, tratados estatisticamente conforme o propósito. Lipomyces lipofer NRRL Y-1155 apresentou diferenças significativas em relação às outras leveduras oriundas de banco de cultura, atingindo 57,64% de lipídios na biomassa. Estas leveduras apresentarem perfis de ácidos graxos diferenciados, semelhantes aos dos principais óleos vegetais utilizadas na síntese de biodiesel, com predominância de ácidos graxos poli-insaturados, especialmente ácido linoleico (68,3% na levedura Rhodotorula glutinis NRRL YB-252). O ácido gama-linolênico, um ácido graxo essencial ω6, foi detectado em todas as leveduras analisadas, sendo que na biomassa de Candida cylindracea NRRL Y-17506 chegou a 23,1%. Através de um planejamento experimental Plackett-Burman, verificou-se que as variáveis concentração de extrato de levedura e de MgSO4.7H20 demonstraram maior influência na produção de lipídios por uma linhagem silvestre de Rhodotorula mucilaginosa. Para esta levedura, a partir da análise de efeitos foi possível estabelecer a seguinte condição para a produção de lipídios: 30,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 3,0 g.L-1 MgSO4.7H2O; 1,2 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Nestas condições conseguiu-se um teor de lipídios de 59,96% e lipídios totais produzidos de 5,51 g.L-1 . Também foi possível observar aumento no teor de lipídios da biomassa ao longo do tempo de cultivo, bem como o aumento do teor relativo do ácido linoleico, que atingiu 52%. Dentre as leveduras isoladas a partir de amostras ambientais do Extremo Sul do Brasil, a levedura identificada como Cryptococcus humicola se destacou das demais, apresentando proporção de 23,5% de ácidos graxos saturados, 14,8% de ácidos graxos monoinsaturados e 54,9% de ácidos graxos poli-insaturados, destacando-se o ácido linoleico. O planejamento Plackett-Burman foi também utilizado para esta levedura, sendo que as variáveis concentração de extrato de levedura e glicerol bruto demonstraram maior influência na produção de lipídios. Posteriormente, um delineamento composto central rotacional (DCCR) foi proposto visando à otimização da produção de lipídios. Os modelos empíricos preditivos obtidos para biomassa máxima e lipídios totais permitiram estabelecer para a produção de lipídios por Cryptococcus humicola a seguinte condição otimizada: 100,0 g.L-1 glicerol; 5,0 g.L-1 KH2PO4; 1,0 g.L-1 Na2HPO4; 4,8 g.L-1 extrato de levedura; pH inicial 4,5; temperatura 25°C. Esta condição representou um incremento de cerca de 2 vezes nos lipídios totais em relação à melhor condição estabelecida pelo planejamento Plackett-Burmann e um acréscimo de cerca de 4,8 vezes em relação às condições testadas inicialmente, atingindo 37,61% de lipídios e 8,85 g.L-1 de lipídios totais. Deste modo, os propósitos de valorização de um coproduto oriundo da síntese de biodiesel, bem como a produção de um óleo com potencial para a produção de biodiesel, foram cumpridos.

Desenvolvimento de um novo processo para a produção de biodiesel etílico de mamona

No presente trabalho estudou-se a produção de ésteres etílicos de ácido graxo de Ricinus communis L. através da tranesterificação alcalina do óleo de mamona com etanol. Esta metodologia foi adotada para determinar as melhores condições para a produção de biodiesel a partir de óleo de mamona usando o mínimo de operações unitárias com benefícios do ponto de vista econômico e de produção de efluentes. Para a obtenção dos ésteres etílicos através do processo de transesterificação (etapa 1) utilizou-se como catalisador 1% de NaOH com etanol em uma razão molar de 6:1 seguido da adição de ácido sulfúrico. Após, a reação de esterificação (etapa 2) dos ácidos graxos contidos no biodiesel foi realizada visando reduzir o índice de acidez da amostra, ficando em torno de 2 mg de KOH/g. A quebra in situ dos sabões (provenientes da reação paralela de saponificação do triglicerídeo) pela adição de ácido sulfúrico ao meio reacional foi bem sucedida melhorando a separação dos FAEEs do glicerol. O processo em duas etapas transesterificação/esterificação apresentou boa conversão para os ésteres etílicos, diminuindo o índice de acidez e atingindo as especificações para glicerina total e livre. O biodiesel proveniente do óleo de mamona foi composto de 90,6% ácido ricinoléico (C18:1, OH), 3,2% ácido oléico (C18:1), 4,5% ácido linoléico (C18:2), 0,7% ácido esteárico (C18:0), 1,0% ácido palmítico (C16:0), triacilgliceróis (TGs, 0%), diacilgliceróis (DGs, 0,37%) monoacilgliceróis (MGs, 0,46%) e glicerol livre (0,25%) após o processo em duas etapas transesterificação/esterificação. O processo em duas etapas foi muito importante para determinar a integralidade da reação no rendimento do produto. Os resultados demonstram que o procedimento desenvolvido para a produção de FAEEs em escala de laboratório pode ser escalonado para uma planta piloto.

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.

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.

Determinação simultânea de Glicerol livre e total, MONO-, DI e triglicerídeos em biodiesel etílico de girassol, mamona e da mistura de sebo e soja empregando GC-FID

O biodiesel produzido para ser comercializado no Brasil deve estar de acordo aos padrões de qualidade estabelecidos pela resolução de 4 de fevereiro de 2010 da Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e do Biocombustível (ANP, 04/2010). Neste trabalho, foi estudada a aplicação dos métodos ASTM D 6584 e EN 14105 para o biodiesel de mamona e biodiesel oriundo de rota etílica. Ambos os métodos empregam GC (Cromatografia Gasosa, do inglês Gas Chromatography) com FID (Detecção por Ionização em Chama, do inglês Flame Ionization Detection) e reação de sililação com N-metil-N-(trimetilsilil)trifluoracetamida (MSTFA). Os compostos foram identificados para quantificação pelos tempos de retenção, para os diglicerídeos e triglicerídeos foram utilizadas bandas de tempo de retenção. Os parâmetros de validação considerados foram: curva analítica, linearidade, sensibilidade, robustez, precisão e exatidão. Os métodos ASTM D 6584 e EN 14105 apresentaram sensibilidade semelhante para todos os compostos. Foram escolhidas as condições cromatográficas estabelecidas pelo método ASTM D 6584 por ser mais rápido que o EN14105 e ter sensibilidade semelhante. O método apresentou boa linearidade com todas as curvas analíticas com r maiores que 0,999. A reação de sililação com MSTFA foi otimizada para o biodiesel etílico de mamona em virtude da sua composição química. Um volume de 500 μL de MSTFA foi escolhido para realização dos ensaios de exatidão e precisão. Os valores de exatidão ficaram entre 67 e 145,9% com valores de precisão menores que 11%. Foi avaliada a ocorrência de efeito matriz para biodiesel etílico de mamona, sendo que esse efeito foi considerado baixo para glicerol, monooleína e dioleína e médio para trioleína. Mesmo havendo efeito de matriz o preparo das curvas analíticas em solvente conforme sugerido pelos métodos de referência foi mantido. O método foi robusto frente às variações da composição química da matriz. Na aplicação do método, esse se mostrou adequado para amostras de biodiesel etílico de mamona, de girassol e da mistura de sebo e soja.