Desenvolvimento de metodologias analíticas alternativas por cromatografia gasosa para análise de biodiesel

Since the beginning of the National Program for Production and Use of Biodiesel in Brazil, in 2004, different raw materials were evaluated for biodiesel production, trying to combine the agricultural diversity of the country to the desire to reduce production coasts. To determine the chemical composition of biodiesel produced from common vegetables oils, international methods have been used widely in Brazil. However, for analyzing biodiesel samples produced from some alternative raw materials analytical problems have been detected. That was the case of biodiesel from castor oil. Due the need to overcome these problems, new methodologies were developed using different chromatographic columns, standards and quantitative methods. The priority was simplifying the equipment configuration, realizing faster analyses, reducing the costs and facilitating the routine of biodiesel research and production laboratories. For quantifying free glycerin, the ethylene glycol was used in instead of 1,2,4-butanetriol, without loss of quality results. The ethylene glycol is a cheaper and easier standard. For methanol analyses the headspace was not used and the cost of the equipment used was lower. A detailed determination of the esters helped the deeper knowledge of the biodiesel composition. The report of the experiments and conclusions of the research that resulted in the development of alternative methods for quality control of the composition of the biodiesel produced in Brazil, a country with considerable variability of species in agriculture, are the goals of this thesis and are reported in the following pages

Desenvolvimento de sensor baseado em eletrodo modificado com nanotubos de carbono contendo pentacianonitrosilferratos de metais para determinação de antioxidantes em microemulsão de biodiesel

Pós-graduação em Química - IQ

Desenvolvimento de metodologias analíticas alternativas por cromatografia gasosa para análise de biodiesel

Since the beginning of the National Program for Production and Use of Biodiesel in Brazil, in 2004, different raw materials were evaluated for biodiesel production, trying to combine the agricultural diversity of the country to the desire to reduce production coasts. To determine the chemical composition of biodiesel produced from common vegetables oils, international methods have been used widely in Brazil. However, for analyzing biodiesel samples produced from some alternative raw materials analytical problems have been detected. That was the case of biodiesel from castor oil. Due the need to overcome these problems, new methodologies were developed using different chromatographic columns, standards and quantitative methods. The priority was simplifying the equipment configuration, realizing faster analyses, reducing the costs and facilitating the routine of biodiesel research and production laboratories. For quantifying free glycerin, the ethylene glycol was used in instead of 1,2,4-butanetriol, without loss of quality results. The ethylene glycol is a cheaper and easier standard. For methanol analyses the headspace was not used and the cost of the equipment used was lower. A detailed determination of the esters helped the deeper knowledge of the biodiesel composition. The report of the experiments and conclusions of the research that resulted in the development of alternative methods for quality control of the composition of the biodiesel produced in Brazil, a country with considerable variability of species in agriculture, are the goals of this thesis and are reported in the following pages

Chemical composition and fermentation characteristics of elephant grass silage with biodiesel industry co-products

The objective of this research was to evaluate the effect of three concentrations (3, 6, and 9%) of forage turnip (Raphanus sativus) and physic nut (Jatropha curcas) cakes on dry matter, crude protein, ether extract, neutral detergent fiber, acid detergent fiber, lignin, acid detergent insoluble nitrogen neutral detergent insoluble nitrogen contents, in vitro dry matter digestibility, pH values and concentrations of N-NH3 in elephant grass silages. It was used an entirely randomized design in factorial arrangement [(2x3)+1]. Experimental PVC silos were used and ensiled material was kept for 62 days. The addition of cakes increased the dry matter contents (P<0.05). The fibrous fractions were reduced (P<0.05) with the inclusion of cakes during the grass ensilage and the CP contents increased (P<0.05). The forage turnip cake provided the same pH and N-NH3 values in ideal levels and the physic nut, added to 9%, increased those values (P<0.05). IVDMD was reduced (P<0.05) when the cakes were added. These co-products can be used in small amounts for elephant grass ensilage in order to provide improvement in chemical and fermentation characteristics of the silages. Nevertheless, physic nut cake shows limitations for its use in animal feeding due to the presence of toxic compounds, making necessary studies for their identification and elimination.

Enzymatic Biodiesel Synthesis From Yeast Oil Using Immobilized Recombinant Rhizopus Oryzae Lipase.

The recombinant Rhizopus oryzae lipase (1-3 positional selective), immobilized on Relizyme OD403, has been applied to the production of biodiesel using single cell oil from Candida sp. LEB-M3 growing on glycerol from biodiesel process. The composition of microbial oil is quite similar in terms of saponifiable lipids than olive oil, although with a higher amount of saturated fatty acids. The reaction was carried out in a solvent system, and n-hexane showed the best performance in terms of yield and easy recovery. The strategy selected for acyl acceptor addition was a stepwise methanol addition using crude and neutralized single cell oil, olive oil and oleic acid as substrates. A FAMEs yield of 40.6% was obtained with microbial oils lower than olive oil 54.3%. Finally in terms of stability, only a lost about 30% after 6 reutilizations were achieved.

Meat Quality of Lambs Fed on Palm Kernel Meal, a By-product of Biodiesel Production

This study aimed to establish the optimum level of palm kernel meal in the diet of Santa Ines lambs based on the sensorial characteristics and fatty acid profile of the meat. We used 32 lambs with a starting age of 4 to 6 months and mean weight of 22 2.75 kg, kept in individual stalls. The animals were fed with Tifton-85 hay and a concentrate mixed with 0.0, 6.5, 13.0 or 19.5% of palm kernel meal based on the dry mass of the complete diet. These levels formed the treatments. Confinement lasted 80 days and on the last day the animals were fasted and slaughtered. After slaughter, carcasses were weighed and sectioned longitudinally, along the median line, into two antimeres. Half-carcasses were then sliced between the 12th and 13th ribs to collect the loin (longissimus dorsi), which was used to determine the sensorial characteristics and fatty acid profile of the meat. For sensorial evaluation, samples of meat were given to 54 judges who evaluated the tenderness, juiciness, appearance, aroma and flavor of the meat using a hedonic scale. Fatty acids were determined by gas chromatography. The addition of palm kernel meal to the diet had no effect on the sensorial characteristics of meat juiciness, appearance, aroma or flavor. However, tenderness showed a quadratic relationship with the addition of the meal to the diet. The concentration of fatty acids C12:0, C14:0 and C16:0 increased with the addition of palm kernel meal, as did the sum of medium-chain fatty acids and the atherogenicity index. Up to of 19.5% of the diet of Santa Ines lambs can be made up of palm kernel meal without causing significant changes in sensorial characteristics. However, the fatty acid profile of the meat was altered.

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.

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.

Estudo da influência das condições de armazenamento nas propriedades e composição do biodiesel

O objectivo deste trabalho era a determinação da influência das condições de armazenamento do biodiesel nas suas propriedades e composição. Para isso foi produzido biodiesel a partir de óleo alimentar usado e armazenado em diferentes condições. O biodiesel foi colocado em frascos de vidro e dividido em três grupos diferentes de temperatura. O primeiro foi colocado a uma temperatura de 6ºC (frigorifico) com frascos fechados e expostos ao ar e água. O segundo grupo foi colocado a uma temperatura de 40ºC (banho termostático) com frascos fechados, abertos ao ar e abertos ao ar e água. O terceiro e ultimo grupo foi colocado à temperatura ambiente (18,6biodiesel perca as características e propriedades iniciais, já no caso das amostras armazenadas a 6ºC e em frascos fechados verifica-se que os parâmetros estudados praticamente não sofrem alterações, mantendo quase inalteradas as propriedades e composição do biodiesel ao fim das 16 semanas de estudo. Assim é possível concluir que para se conseguir manter as características e propriedades do biodiesel durante um armazenamento prolongado é necessário garantir um ambiente fresco de preferência inerte e depósitos completamentos secos, de forma a evitar as condições que provocam oxidação.

Processos de purificação/ valorização do glicerol proveniente da produção de biodiesel

Mestrado em Engenharia Química - Ramo optimização energética na indústria química

Construção de curvas binodais para sistemas ternários, contendo biodiesel, álcool e água

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

Produção de biodiesel a partir de pastas de gordura e resíduo de glicerol

O principal objectivo deste trabalho consistiu na produção de biodiesel a partir de resíduos fornecidos pela Empresa SOCIPOLE, S.A. Esta, forneceu, pastas de gordura (depósito formado nos óleos usados), só aproveitadas pela empresa para a produção de sabões, e resíduo de glicerol proveniente da produção de biodiesel. Com as pastas de gordura, foi feito um estudo onde se variaram alguns parâmetros, tais como: o tipo de reactor, catalisador, temperatura, agitação, tempo de reacção, razão molar gordura:metanol e condições de secagem. O estudo mais pormenorizado foi efectuado com o NaOH, como catalisador. Foram feitos vários ensaios para os tempos de reacção de 30minutos, 1hora e 2horas, a 65ºC e razão molar gordura:metanol 1:6, tendo-se obtido respectivamente 86,7; 88,1 e 87,5% para o teor de ésteres. No caso da resina catiónica forte como catalisador, aparentemente não houve reacção ao fim de 12h, enquanto no ensaio que utilizou o ácido sulfúrico, o teor de ésteres foi de 82,6%, ao fim de 12h com razão molar gordura:metanol igual a 1:11. Quanto à produção de biodiesel a partir do resíduo de ácidos gordos resultante da purificação do resíduo de glicerol, foi feito um estudo preliminar usando diferentes catalisadores, uma resina catiónica forte, ácido sulfúrico e zircónia sulfatada. Este resíduo continha cerca de 60% de ácidos gordos e aproximadamente 39% de ésteres metílicos. Dos três catalisadores usados, o que permitiu obter maior teor de ésteres foi a zircónia sulfatada, tendo-se obtido 82,9% trabalhando a 60ºC durante 18horas com agitação de 230rpm e razão molar ácidos gordos:metanol de 1:12 . O ensaio em que se obteve menor percentagem de ésteres (56,4%) foi com resina catiónica. Com as duas matérias-primas obteve-se sempre um teor de ésteres, no produto final, abaixo dos 96,5% estabelecidos pela Norma Europeia EN 14103. Estes resultados reflectem provavelmente a composição complexa das matérias-primas. As pastas de gordura podem conter compostos não esterificáveis, solúveis no biodiesel, ou mais dificilmente esterificáveis nas condições operacionais usadas. Já o resíduo de ácidos gordos apresenta uma cor escura o que indica a existência de compostos corados, talvez polímeros. Portanto, para se tirar conclusões fundamentadas é necessário fazer análises mais completas das pastas de gordura e do resíduo de ácidos gordos, assim como ao biodiesel produzido de forma a identificar as possíveis contaminações existentes nos produtos com esta proveniência.

Projeto de uma unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico pela via supercrítica

A concretização deste estágio na INCBIO teve como principal objetivo o projeto e dimensionamento de uma unidade de produção de biodiesel por transesterificação nãocatalítica num reator ultrassónico com condições supercríticas de pressão e temperatura. Com vista à concretização do trabalho, iniciou-se a realização do estudo do estado da arte relativo à produção de biodiesel, com particular enfoque na produção de biodiesel por via catalítica e por via supercrítica e na produção de biodiesel com uso de tecnologia ultrassónica. Conclui-se que nenhum estudo contempla a combinação simultânea da produção de biodiesel por via supercrítica através da tecnologia ultrassónica. Este estudo do estado da arte permitiu ainda definir as condições de temperatura, pressão e rácio mássico (250 °C, 95 bar e 1:1 respetivamente) a considerar no projeto da unidade de produção de biodiesel deste trabalho. Com base no estudo do estado da arte efetuado e com base nas características da matéria procedeu-se à definição do processo de produção de biodiesel. Para a definição do processo começou-se por elaborar o diagrama de blocos do processo (BFD) e o diagrama de fluxo do processo (PFD). Com base nos diagramas e na composição da matéria-prima, procedeu-se à quantificação dos reagentes (metanol) com base na estequiometria das reações envolvidas e ao cálculo do balanço de massa. O balanço de massa foi calculado com base na estequiometria das reações envolvidas e foi também calculado através do software de simulação ASPEN PLUS. Após o cálculo do balanço de massa elaborou-se o diagrama de tubulação e instrumentação (P&ID), que contém todos os equipamentos, válvulas, instrumentação e tubagens existentes na unidade. Após a definição do processo e cálculo do balanço de massa procedeu-se ao dimensionamento mecânico e cálculo hidráulico dos tanques, tubagem, bombas, permutador de calor, reator ultrassónico, válvulas de controlo e instrumentação de acordo com as normas ASME. Nesta fase do trabalho foram consultados diversos fornecedores possíveis para a compra de todo o material necessário. O dimensionamento mecânico e cálculo hidráulico efetuados permitiram, entre outras informações relevantes, obter as dimensões necessárias à construção do layout e à elaboração do desenho 3D. Com os resultados obtidos e desenhos elaborados, é possível avançar com a construção da unidade, pelo que pode-se inferir que o objetivo de projetar uma unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico com condições supercríticas foi alcançado. Por fim, efetuou-se uma análise económica detalhada que possibilita a comparação de uma unidade de produção de biodiesel por via catalítica (unidade de produção da INCBIO) com a unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico com condições supercríticas (unidade projetada neste trabalho). Por questões de confidencialidade, não foram revelados maior parte dos resultados da análise económica efetuada. No entanto, conclui-se que os custos de construção da unidade de produção de biodiesel num reator ultrassónico com condições supercríticas são mais baixos cerca de 35 a 40%, quando comparados com os custos de construção da unidade de produção de biodiesel por via catalítica, evidenciando assim que a combinação em simultâneo das condições supercríticas com a tecnologia ultrassónica possibilita a diminuição dos custos de produção.

Biodiesel: visão crítica do status atual e perspectivas na academia e na indústria

This article presents a bibliographic review of research carried out on different alternative processes for biodiesel production. The supercritical and subcritical (non catalytic) reaction conditions, the use of solid basic, solid acid and other heterogeneous catalysts, including the use of immobilized enzymes and whole-cell catalysts are also critically compared with the traditional homogeneous alkaline or acid catalysts that are common on industrial applications. Advantages and limitations of all these processes for the transference from the laboratory to the industry are discussed. A correlation of the chemical composition with the quality parameters of the produced biodiesel is done with aim to stablish adequate procedures for the right selection of the raw-material. Castor bean oil is used as an example of inappropriate oil in order to produce a B100 that fulfill all the international physico-chemical quality standards. In this article are presented research results to adequate the values of viscosity, density and iodine number of the castor and soybean biodiesel to the international standard limits by means blending these both biodiesels at the right ratio.

Uso da cromatografia gasosa bidimensional abrangente (GC×GC) na caracterização de misturas biodiesel/diesel: aplicação ao biodiesel de sebo bovino

The growth of biodiesel market and the implementation of regulations related to biodiesel production and biodiesel/diesel blending has encouraged the development of appropriate analytical methods to control the composition of this type of mixture. In this study, an evaluation of the potential of GC×GC for the characterization of samples of beef tallow biodiesel and the composition of blends of biodiesel/diesel is presented. The methodology was applied to beef tallow biodiesel and its mixtures with petrodiesel, ranging from B2 to B50. Results allowed not only the identification and quantification of the biodiesel esters, but also the biodiesel percentage in biodiesel/diesel blends.