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Title in Portuguese: Estudo de parâmetros nas reações de síntese enzimática de biodiesel por intermédio de fluídos supercríticos.
Title: Study of parameters in the enzynatic synthesis of reactions biodiesel through supercritical fluids
Author: Santos, José Cleiton Sousa dos
Advisor(s): Aguiar, Rilvia Saraiva de Santiago
Co-advisor(s): Sant'Ana, Hosiberto Batista de
Keywords: Engenharia química
Lipase
Biodiesel
Processos quimicos
Issue Date: 25-Feb-2011
Citation: SANTOS, J. C. S. Estudo de parâmetros nas reações de síntese enzimática de biodiesel por intermédio de fluídos supercríticos. 102 f. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011.
Abstract in Portuguese: A produção de biodiesel pela reação de esterificação enzimática por intermédio de fluidos supercríticos pode ser usado na síntese de biocombustíveis. O objetivo deste trabalho foi avaliar parâmetros operacionais de síntese enzimática de oleato de etila em meio supercrítico. A primeira etapa foi a preparação do biocatalisador através da imobilização da lipase de Candida antarctica tipo B (CalB), por ligação covalente, utilizando quitosana como suporte. No procedimento de imobilização, realizou-se a ativação do suporte, utilizando como agentes ativantes: glicidol, glutaraldeído e/ou etilenodiamina (EDA). O segundo passo consistiu da medida da hidrólise da enzima imobilizada, que foi avaliada pela hidrólise do butirato de para-nitrofenila (pNPB). Em ordem para determinar a melhor condição operacional da reação, foi conduzido um planejamento experimental (2^3), com os seguintes parâmetros: razão molar álcool:ácido graxo, temperatura, e tempo de reação, então o melhor resultado foi obtido usando quitosana 5% (m/V) - Glioxil-EDA-Glutaraldeído, de 18,95 U/g. No terceiro passo, realizou-se as reações de esterificação utilizando ácido oleico, álcool etílico e dióxido de carbono como fluido supercrítico. A quantidade de óleo usada nestas reações foi constante, com 1,0 g de biocatalisador correspondendo a 10% da massa de óleo. Um planejamento experimental foi realizado para se avaliar as condições operacionais (razão molar, tempo de reação e temperatura). O maior valor de conversão foi de 46,9% para uma temperatura de 29,9 °C, razão molar etanol: ácido oleico igual 4,50: 1 e tempo reacional de 6,5 horas. O aumento da temperatura influenciou a conversão positivamente, dentro do intervalo estudado. O parâmetro razão molar álcool: ácido oleico nos intervalos estudados (2,5:1; 4,5:1; 6,5:1) mostrou que os valores com a menor relação de razão molar possuem as maiores taxas de conversão. Ocorreu a perda de atividade catalítica durante os procedimentos de reciclo. Adicionalmente, a baixa conversão de ésteres etílicos pode ser solucionada com o uso de zeólita para remoção de água do meio, uma vez que se acredita que a presença de água impossibilita a máxima conversão.
Abstract: Biodiesel production by enzymatic esterification reaction using supercritical fluids can be used for the synthesis of biofuel. The objective of this study was to evaluate the operational parameters of enzymatic synthesis in supercritical medium. The 1st step was the preparation of the biocatalyst by immobilization of lipase from Candida antarctica type B (Calb) by covalent bond using chitosan as support. In the immobilization procedure, it was the following as activating agents: glycidol, glutaraldehyde and ethylenediamine (EDA). The 2nd step was the measurement of hydrolysis of the immobilized enzyme, this was evaluated by hydrolysis of butyrate p.nitrophenyl butyrate (PNPB). In order to determine the best operational conditions of the reacton, it was enzyme suport conducted a experimental design (2^3), in the following parameters: molar rather alcohol oil, temperature, and then the best result was obtained when using chitosan 5% (w/v) - glyoxyl -EDA-glutaraldehyde, of 18.95 U / g. In Step 3, we carried out the esterification reactions using oleic acid, ethanol and carbon dioxide as supercritical fluid. It should be noticed that the amount of oleic acid used in these reactions was constant, with 1 g of immobilized enzyme, corresponding to 10% by weight oleic acid. An experimental design was conducted to evaluate the operational conditions molar ratio, reaction time and temperature. The highest rate was 46.9% at a temperature of 29.9 °C, molar ratio ethanol: oleic acid equal to 4.50:1, and a reaction time of 6.50 hours. The temperature affected the conversion within the range studied. The parameter molar ratio alcohol: oleic acid in the intervals studied (2.5:1, 4.5:1, 6.5:1) showed that the values with the lowest ratio of molar ratio with the highest conversion rates. It was observed a lost of catalytic activity during the recycling procedure. Additionally, it should be mentioned that a low conversion of ethyl esters, might be solved with the use of zeolite to remove water from medium, once it believed that that the presence of water precludes the maximum conversion.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15766
metadata.dc.type: Dissertação
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