Alternative technique for biodiesel quality control using an optical fiber long-period grating sensor

We report the use of an optical fiber sensor to measure the soybean oil concentration in samples obtained from the mixture of pure biodiesel and commercial soybean oil. The operation of the device is based on the long-period grating sensitivity to the surrounding medium refractive index, which leads to measurable modifications in the grating transmission spectrum. The proposed analysis method results in errors in the oil concentration of 0.4% and 2.6% for pure biodiesel and commercial soybean oil, respectively. Techniques of total glycerol, dynamic viscosity, density, and hydrogen nuclear magnetic resonance spectroscopy were also employed to validate the proposed method.

Determination of biodiesel quality parameters for optimization of production process conditions

According to many scientists third industrial revolution has already began and this primarily means the transition to renewable energy sources. Energy requirements are increasing rapidly due to fast industrialization and the increased number of vehicles on the roads. Massive consumption of fossil fuels leads to environmental pollution, therefore, biofuels are offered as an alternative. For example, the application of biodiesel in diesel engines instead of diesel results in the proven reduction of harmful exhaust emissions. One of the most important technologies, which has been already explored at the commercial level, is the production of a liquid biofuel applicable in compression-ignition engines (or diesel engines), from biomass rich in fats and oils. This biofuel is generically referred as biodiesel, and consists essentially of a mixture of FAME's (fatty acid methyl esters). This current work describes modern approaches of biodiesel production from vegetable oil and subsequent analysis of produced biodiesel main characteristics such as density, acidity, iodine value and FAME content.

Utilização de co-solventes na produção de biodiesel a partir de óleo residual e etanol por catálise enzimática

A constante e sistemática subida de preço dos combustíveis fósseis e as contínuas preocupações com o meio ambiente determinaram a procura de soluções ambientalmente sustentáveis. O biodiesel surge, então, como uma alternativa para essa problemática, bem como uma solução para resíduos líquidos e gordurosos produzidos pelo ser humano. A produção de biodiesel tem sido alvo de extensa atenção nos últimos anos, pois trata-se de um combustível biodegradável e não poluente. A produção de biodiesel pelo processo de transesterificação usando álcoois de cadeia curta e catalisadores químicos, nomeadamente alcalinos, tem sido aceite industrialmente devido à sua elevada conversão. Recentemente, a transesterificação enzimática tem ganho adeptos. No entanto, o custo da enzima permanece uma barreira para a sua aplicação em grande escala. O presente trabalho visa a produção de biodiesel por transesterificação enzimática a partir de óleo residual de origem vegetal. O álcool usado foi o etanol, em substituição do metanol usado convencionalmente na catálise homogénea, pois a atividade da enzima é inibida pela presença deste último. As maiores dificuldades apresentadas na etanólise residem na separação das fases (Glicerol e Biodiesel) após a reação bem como na menor velocidade de reação. Para ajudar a colmatar esta desvantagem foi estudada a influência de dois cosolventes: o hexano e o hexanol, na proporção de 20% (v/v). Após a escolha do co-solvente que permite obter melhor rendimento (o hexano), foi elaborado um planeamento fatorial no qual se estudou a influência de três variáveis na produção de biodiesel por catálise enzimática com etanol e co-solventes: a razão molar óleo/álcool (1:8, 1:6 e 1:4), a quantidade de co-solvente adicionado (30, 20 e 10%, v/v) e o tempo de reação (48, 36 e 24h). A avaliação do processo foi inicialmente seguida pelo rendimento da reação, a fim de identificar as melhores condições, sendo substituída posteriormente pela quantificação do teor de ésteres por cromatografia em fase gasosa. O biodiesel com teor de ésteres mais elevado foi produzido nas condições correspondentes a uma razão molar óleo:álcool de 1:4, com 5g de Lipozyme TL IM como catalisador, 10% co-solvente (hexano, v/v), à temperatura de 35 ºC durante 24h. O rendimento do biodiesel produzido sob estas condições foi de 73,3%, traduzido em 64,7% de teor de ésteres etílicos. Contudo o rendimento mais elevado que se obteve foi de 99,7%, para uma razão óleo/álcool de 1:8, 30% de co-solvente (hexano, v/v), reação durante 48h a 35 ºC, obtendo-se apenas 46,1% de ésteres. Por fim, a qualidade do biodiesel foi ainda avaliada, de acordo com as especificações da norma EN 14214, através das determinações de densidade, viscosidade, ponto de inflamação, teor de água, corrosão ao cobre, índice de acidez, índice de iodo, teor de sódio (Na+) e potássio (K+), CFPP e poder calorífico. Na Europa, os ésteres etílicos não têm, neste momento, norma que os regule quanto à classificação da qualidade de biodiesel. Contudo, o biodiesel produzido foi analisado de acordo com a norma europeia EN14214, norma esta que regula a qualidade dos ésteres metílicos, sendo possível concluir que nenhum dos parâmetros avaliados se encontra em conformidade com a mesma.

Voltammetric Determination of Phosphate in Brazilian Biodiesel Using Two Different Electrodes

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Voltammetric determination of phosphate in brazilian biodiesel using two different electrodes

The presence of contaminants, such as phosphate, in biodiesel, has several drawbacks for instance: current engines perform poorly, fuel tanks deteriorate, catalytic conversion is damaged, and particles emission is increased. Therefore, biodiesel quality control is extremely important for biodiesel acceptance and commercialization worldwide. In this context, a bare glassy carbon electrode (GCE) and another chemically modified electrode with iron hexacyanoferrate (Prussian Blue – PB) were developed for determination of phosphate in biodiesel. The LODs of 6.44 and 1.19 mg kg−1, and LOQs of 21.43 and 3.97 mg kg−1 were obtained for the bare GCE and the PB-modified GCE, respectively. The methodology was employed for analysis of Brazilian biodiesel samples, and it led to satisfactory results, demonstrating its potential application for biodiesel quality control. Additionally, recovery and interference tests were conducted, which revealed that the developed methods are suitable for analysis of phosphate in biodiesel samples.

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.

Desenvolvimento de método de determinação de glicerol livre em biodiesel utilizando a técnica de varredura sucessiva de potencial

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação e adaptação das condições da EN 14103 para quantificação de ésteres em biodieseis etílicos puros de soja, babaçu, palma e sebo bovino e em suas misturas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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.

A flow injection procedure based on solenoid micro-pumps for spectrophotometric determination of free glycerol in biodiesel

A flow system designed with solenoid micro-pumps is proposed for fast and greener spectrophotometric determination of free glycerol in biodiesel. Glycerol was extracted from samples without using organic solvents. The determination involves glycerol oxidation by periodate, yielding formaldehyde followed by formation of the colored (3,5-diacetil-1,4-dihidrolutidine) product upon reaction with acetylacetone. The coefficient of variation, sampling rate and detection limit were estimated as 1.5% (20.0 mg L(-1) glycerol, n =10), 34 h(-1), and 1.0 mg L(-1) (99.7% confidence level), respectively. A linear response was observed from 5 to 50 mg L(-1), with reagent consumption estimated as 345 mu g of KIO(4) and 15 mg of acetylacetone per determination. The procedure was successfully applied to the analysis of biodiesel samples and the results agreed with the batch reference method at the 95% confidence level. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

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

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

Biodiesel production from waste frying oils over lime catalysts

Biodiesel production from semi-refined oils (SRO) and waste frying oils (WFO) was studied using commercial CaO as heterogeneous catalyst. The methanolysis tests were carried out in mild reaction conditions (62 A degrees C, atmospheric pressure). With such conditions, SRO (soybean and rapeseed) allowed to produce a biodiesel containing 97-98 % of methyl esters (FAME), whereas WFO only provided 86-87 % of FAME. The lower FAME yield for WFO oil is ascribable to the partial neutralization of the catalyst by free fatty acids. Also, soaps formation from the WFO oil reduced the weight yield of the oil phase (containing FAME) obtained and increased the MONG content of the glycerin phase. The catalysts stability tests showed high stability even when WFO oil was processed. Catalytic tests performed with blends of WFO/semi-refined oils showed blending as a good strategy to process low value raw oils with minor decay of the catalyst performance. Both WFO and semi-refined oils showed S-shape kinetics curves thus discarding significant differences of the reaction mechanisms.

Avaliação da influência de antioxidantes na estabilização de biodiesel

O biodiesel é uma fonte de energia renovável, que se pode obter pela transformação dos resíduos domésticos, e é ambientalmente inócuo, e fácil de transportar, pois tem um ponto de fulgor elevado. Atualmente tem-se focado a atenção nos efeitos da oxidação do biodiesel causados pelo contato com o ar ambiente durante o seu armazenamento. Os produtores, fornecedores e consumidores, pretendem garantir que a qualidade do biodiesel e das suas misturas com combustíveis destilados do petróleo, mantém-se durante longos períodos de armazenamento. A maioria dos óleos vegetais e das gorduras animais, usados como matéria – prima, são triacilgliceróis com grupos ácido gordos de cadeia longa (C16 – C18) ligados por ligações éster a uma estrutura de glicerol. O objetivo deste estudo foi avaliar a eficiência do ácido gálhico e seus derivados alquilo ésteres aumentando a resistência relativa à oxidação do ácido linoléico, inibindo a peroxidação ácido gordos de cadeia longa insaturados. Outro objetivo foi estudar a taxa de inibição da auto-oxidação do ácido linoleico. Foi, ainda estudado o efeito que a concentração do antioxidante, tinha na estabilidade do ácido linoleico. No caso do ácido gálhico verificou-se que o aumento para o dobro da concentração do antioxidante utilizada, obtinha-se quase o dobro da taxa de inibição da oxidação do ácido linoleico. A auto-oxidação de ácido linoleico é acompanhada pela formação do seu dieno conjugado, o qual foi medido sua absorvância, durante 7 dias, por espetrofotometria de absorção UV a 234 nm. Uma diminuição da taxa de formação de dieno conjugado, indica o aumento da atividade antioxidante do composto adicionado à micela de ácido linoleico. Os resultados obtidos permitem concluir que de todos os antioxidantes testados o galhato de butilo é o que possibilita uma maior inibição da oxidação do ácido linoleico para as duas concentrações de antioxidantes testadas (0,1 mM e 1mM), obteve-se uma percentagem de inibição do ácido linoleico de 54,0% e 63,6%, respetivamente. O estudo comparativo da estabilização do ácido linoleico com o antioxidante de referência, o butil -hidroxitolueno, mostrou que este composto tem um poder de estabilização inferior a qualquer dos antioxidantes estudados. Os resultados deste estudo demonstraram que a utilização de compostos fenólicos, em especial o galhato de butilo, constitui uma boa alternativa para a estabilização de matrizes lipídicas, nomeadamente de combustíveis como o biodiesel.

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 mediante ecovalorização de óleos alimentares: otimização de estratégias de produção e de controlo de qualidade

Os biocombustíveis são combustíveis com origem em matérias-primas naturais e renováveis, como óleos vegetais, gorduras animais, óleos e gorduras residuais entre outros, utilizados como substitutos de combustíveis minerais, como o gasóleo ou gasolina. Esta alternativa aos combustíveis de origem fóssil, tem-se vindo a revelar cada vez mais atrativa, sobretudo devido aos seus benefícios ambientais, destacando-se entre ele s o facto de serem biodegradáveis, não tóxicos e emitirem menos gases aquando da sua combustão, não contribuindo deste modo para o aumento do efeito de estufa na atmosfera. Na execução do presente trabalho, assume-se como finalidade o desenvolvimento de procedimentos laboratoriais sistemático de modo, com o intuito de elaborar um controlo de qualidade para a produção do biodiesel que permita a implementação de novas medidas processuais melhorando a produção de biodiesel. Este trabalho é resultado do estágio no Ecoparque Braval Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos, S.A. Com a avaliação sistemática e contínua, tanto da matéria-prima usada na produção do biodiesel, como do produto final em si, através de procedimentos laboratoriais específicos para o efeito, visa-se que em distintas fases do processo de produção do biodiesel seja compreendido o que ocorre de forma efetiva, e assim se assumam medidas preventivas e corretivas com o intuito de melhorar a qualidade do produto final. Na elaboração deste trabalho foram também reunidos esforços no sentido de controlar as especificações do óleo à entrada das instalações e iniciar o controlo de qualidade do produto final através de análises comparativas elaboradas no laboratório da Unidade de Produção de Biodiesel do Ecoparque Brava! - Valorização e Tratamento de Resíduos Sólidos, S.A. Outra abordagem do trabalho em questão, incide no estudo do efeito da variação das condições operatórias, nomeadamente a razão molar metanol/óleo , quantidade de catalizador na produção de biodiesel, nomeadamente, na quantidade de glicerina obtida como subproduto da reação e na facilidade de separação de fases. Neste sentido, o trabalho proposto pretende controlar a qualidade da matéria-prima usada, a qualidade do produto final e apresentar os aspetos-chave que deve m ser considerados para urna melhor gestão do s recursos de produção do biocombustível.