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.

Produção de biodiesel etílico por via enzimática a partir de óleo de milho transgénico

Mestrado em Engenharia Química

MICROWAVE ACTIVATION OF IMMOBILIZED LIPASE FOR TRANSESTERIFICATION OF VEGETABLE OILS

This work investigated the effect of microwave irradiation (MW) on the ethanolysis rate of soybean and sunflower oils catalyzed by supported Novozyme 435 (Candida antarctica). The effects of tert-butanol, water addition and oil:ethanol molar ratio on transesterification were evaluated under conventional heating (CH), and under optimum reaction conditions (with no added water in the system, 10% tert-butanol and 3:1 ethanol-to-oil molar ratio). The reactions were monitored up to 24 h to determine the conditions of initial reaction velocity. The investigated variables under MW (50 W) were: reaction time (5.0-180 min) and mode of reactor operation (fixed power, dynamic and cycles) in the absence and presence of tert-butanol (10% (w/w). The measured response was the reaction conversion in ethyl esters, which was linked to the enzyme catalytic activity. The results indicated that the use of microwave improved the activity at fixed power mode. A positive effect of the association of tert-butanol and MW irradiation on the catalytic activity was observed. The reaction rate improved in the order of approximately 1.5 fold compared to that under CH with soybean oil. Using soybean oil, the enzymatic transesterification under MW for conversion to FAEE (fatty acid ethyl esters) reached >99% in 3h, while with the use of CH the conversions were about 57% under similar conditions.

Endogenous transactions costs in multi-seller model

vVe examine the problem of a buyer who wishes to purehase and eombine ti. objeets owned by n individual owners to realize a higher V'illue. The owners are able to delay their entry into the sale proeess: They ean either seU now 01' seU later. Among other assumptions, the simple assumptions of compef'if'irnl, · .. that the presenee of more owners at point of sale reduees their surplus .. · and di..,(Jyun,fúl,g lead to interesting results: There is eostly delay in equilibdum. rvIoreover, with suffidently strong eompetition, the probability of delay inereases with n. Thus, buyers who diseount the future \\i11 faee inereased eosts as the number of owners inereases. The souree of transaetions eosts is the owners' desire to dis-eoordinate in the presenee of eompetition. These eosts are unrelated to transaetions eosts eurrently identified in the literature, spedfieally those due to asymmetrie information, 01' publie goods problems where players impose negative externalities on eaeh other by under-eontributing.

Enzymatic transesterification of soybean oil with ethanol using lipases immobilized on highly crystalline PVA microspheres

Polyvinyl alcohol (PVA) microspheres with different degree of crystallinity were used as solid supports for Rhizomucor miehei lipase immobilization, and the enzyme-PVA complexes were used as biocatalysts for the transesterification of soybean oil to fatty acid ethyl esters (FAEE). The amounts of immobilized enzyme on the polymeric supports were similar for both the amorphous microspheres (PVA4) and the high crystalline microspheres (PVA25). However, the enzymatic activity of the immobilized enzymes was depended on the crystallinity degree of the PVA microspheres: enzymes immobilized on the PVA4 microspheres have shown low enzymatic activity (6.13 U mg-1), in comparison with enzymes immobilized on the high crystalline PVA25 microspheres (149.15 U mg-1). A synergistic effect was observed for the enzyme-PVA25 complex during the transesterification reaction of soybean oil to FAEE: transesterification reactions with free enzyme with the equivalent amount of enzyme that were immobilized onto the PVA25 microspheres (5.4 U) have yielded only 20% of FAEE, reactions with the pure highly crystalline microsphere PVA25 have not yielded FAEE, however reactions with the enzyme-PVA25 complexes have yielded 66.3% of FAEE. This synergistic effect of an immobilized enzyme on a polymeric support has not been observed before for transesterification reaction of triacylglycerides into FAEE. Based on ATR-FTIR, 23Na- and 13C-NMR-MAS spectroscopic data and the interaction of the polymeric network intermolecular hydrogen bonds with the lipases residual amino acids a possible explanation for this synergistic effect is provided. © 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Ethyl Ferulate, a Component with Anti-Inflammatory Properties for Emulsion-Based Creams

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Nanozeólitas como suportes sólidos para imobilização enzimática: Síntese, caracterização de complexos nanozeólitas/enzimas e sua aplicação como catalisadores heterogêneos para produção de biodiesel via rota etílica

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

Determination of fatty acid ethyl esters in dried blood spots by LC-MS/MS as markers for ethanol intake: application in a drinking study.

The forensic utility of fatty acid ethyl esters (FAEEs) in dried blood spots (DBS) as short-term confirmatory markers for ethanol intake was examined. An LC-MS/MS method for the determination of FAEEs in DBS was developed and validated to investigate FAEE formation and elimination in a drinking study, whereby eight subjects ingested 0.66-0.84 g/kg alcohol to reach blood alcohol concentrations (BAC) of 0.8 g/kg. Blood was taken every 1.5-2 h, BAC was determined, and dried blood spots were prepared, with 50 μL of blood, for the determination of FAEEs. Lower limits of quantitation (LLOQ) were between 15 and 37 ng/mL for the four major FAEEs. Validation data are presented in detail. In the drinking study, ethyl palmitate and ethyl oleate proved to be the two most suitable markers for FAEE determination. Maximum FAEE concentrations were reached in samples taken 2 or 4 h after the start of drinking. The following mean peak concentrations (c̅ max) were reached: ethyl myristate 14 ± 4 ng/mL, ethyl palmitate 144 ± 35 ng/mL, ethyl oleate 125 ± 55 ng/mL, ethyl stearate 71 ± 21 ng/mL, total FAEEs 344 ± 91 ng/mL. Detectability of FAEEs was found to be on the same time scale as BAC. In liquid blood samples containing ethanol, FAEE concentrations increase post-sampling. This study shows that the use of DBS fixation prevents additional FAEE formation in blood samples containing ethanol. Positive FAEE results obtained by DBS analysis can be used as evidence for the presence of ethanol in the original blood sample. Graphical Abstract Time courses for fatty acid ethyl ester (FAEE) concentrations in DBS and ethanol concentrations for subject 1 over a period of 7 h. Ethanol ingestion occured during the first hour of the time course.

Density of alkyl esters and its mixtures

Biodiesel density is a key parameter in biodiesel simulations and process development. In this work we selected, evaluated and improved two density models, one theoretical (Rackett-Soave) and one empirical (Lapuerta's method) for methanol based biodiesels (FAME) and ethanol based biodiesel (FAEE). For this purpose, biodiesel was produced from vegetable oils (sunflower, rapeseed, soybean, olive, safflower and other two commercial mixtures of vegetable oils) and animal fats (edible and crude pork fat and beef tallow) using both methanol and ethanol for the transesterification reactions, and blended to get 21 FAME and 21 FAEE, reporting their density and detailed composition. Bibliographic data have also been used. The Rackett-Soave method has been improved by the use of a new acentric factor correlation, whereas the parameters of the empirical one are improved by considering a bigger density data bank. Results show that the evaluated models could be used to estimate the biodiesel density with a good grade of accuracy but the performed modifications improve the accuracy of the models: ARD (%) for FAME; 0.33, and FAEE; 0.26, both calculated with the modification of Rackett-Soave method and ARD (%) for FAME; 0.40 calculated with the modification of the Lapuerta's method).

PAH occurrence during combustion of biodiesel from various feedstocks

PAHs are pollutants of concern since they are known carcinogenic compounds. Their occurrence is mainly related to combustion or pyrolysis of organic matter such as fossil fuels. In the current scenario where biofuels are growingly important, it is also necessary to characterize PAH emissions due to their combustion. There are a number of works concerning PAH emissions from biodiesel combustion in Diesel engines, however, there are few regarding the difference between them depending on the feedstock and type of alcohol used in the transesterification. The authors have processed and characterized biodiesel from several feedstocks (Le. tallow, palm, rapeseed, soy-bean, coconut, peanut and linseed oils) to obtain FAME and FAEE and they have developed a method to measure the PAHs originated during their combustion in a bomb calorimeter. The tests have been carried out under different oxygen pressure conditions, and samples have been c1eaned from the bomb after each one of these tests. The samples have been prepared for GC-MS analysis, where PAH quantities among some other combustion products have been assessed. This work shows statistical relations obtained between the measured amounts of 18 PAHs of concern and the composition (oil and type of alcohol) used to obtain the biodiesel, and also the oxygen pressure during combustion.

Diagnóstico da exposição fetal ao álcool através de biomarcadores em mecônio

A grande prevalência do consumo de álcool por mulheres em idade reprodutiva aliada à gravidez não planejada expõe a gestante a um elevado risco de se alcoolizar em algum momento da gestação, principalmente no início do período gestacional em que a maioria delas ainda não tomou ciência do fato. Assim, torna-se extremamente relevante o desenvolvimento de métodos de detecção precoce de recém-nascidos em risco de desenvolvimento de problemas do espectro dos transtornos relacionados à exposição fetal ao álcool. O objetivo desse estudo foi desenvolver, validar e avaliar a eficácia de um método de quantificação de ésteres etílicos de ácidos graxos (FAEEs) no mecônio de recém-nascidos para avaliação da exposição fetal ao álcool. Os FAEEs avaliados foram: palmitato de etila, estearato de etila, oleato de etila e linoleato de etila.O método consistiu no preparo das amostras pela extração líquido-líquido utilizando água, acetona e hexano, seguida de extração em fase sólida empregando cartuchos de aminopropilsilica. A separação e quantificação dos analitos foi realizada por cromatografia em fase gasosa acoplada à espectrometria de massas. Os limites de quantificação (LQ) variaram entre 50-100ng/g. A curva de calibração foi linear de LQ até 2000ng/g para todos os analitos. A recuperação variou de 69,79% a 106,57%. Os analitos demonstraram estabilidade no ensaio de pós-processamento e em solução. O método foi aplicado em amostras de mecônio de 160 recém-nascidos recrutados em uma maternidade pública de Ribeirão Preto-SP. O consumo de álcool materno foi reportado utilizando questionários de rastreamento validados T-ACE e AUDIT e relatos retrospectivos da quantidade e frequência de álcool consumida ao longo da gestação. A eficácia do método analítico em identificar os casos positivos foi determinada pela curva Receiver Operating Characteristic (ROC). O consumo alcoólico de risco foi identificado pelo T-ACE em 31,3% das participantes e 50% reportaram o uso de álcool durante a gestação. 51,3% dos recém-nascidos apresentaram FAEEs em seu mecônio, sendo que 33,1% apresentaram altas concentrações para a somatória dos FAEEs (maior que 500ng/g), compatível com um consumo abusivo de álcool. O oleato de etila foi o biomarcador mais prevalente e o linoleato de etila foi o biomarcador que apresentou as maiores concentrações. Houve uma variabilidade no perfil de distribuição dos FAEEs entre os indivíduos, e discordâncias entre a presença de FAEEs e o consumo reportado pela mãe. A concentração total dos FAEEs nos mecônio mostrou-se como melhor indicador da exposição fetal ao álcool quando comparado com o uso de um único biomarcador. O ponto de corte para esta população foi de aproximadamente 600ng/g para uso tipo binge (três ou mais doses por ocasião) com sensibilidade de 71,43% e especificidade de 84,37%. Este estudo reforça a importância da utilização de métodos laboratoriais na identificação da exposição fetal ao álcool.