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Title in Portuguese: Avaliação de antioxidantes aplicados à produção de biodiesel
Title: Evaluation of applied antioxidants to biodiesel production
Author: Santos, Francisco Francielle Pinheiro dos
Advisor(s): Fernandes, Fabiano André Narciso
Co-advisor(s): Rios, Maria Alexsandra de Sousa
Keywords: Engenharia química
Oxidação
Biodiesel
Óleo de soja
Issue Date: 23-Jul-2013
Citation: SANTOS, F. F. P. Avaliação de antioxidantes aplicados à produção de biodiesel. 2013. 152 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
Abstract in Portuguese: Este trabalho apresenta um estudo do comportamento e eficácia de antioxidantes aditivados ao biodiesel do óleo de soja. Os antioxidantes mais utilizados são de estrutura fenólica, deste modo, sintetizar, comparar e estudar a ação destes antioxidantes avaliando as possíveis causas que os levam a serem mais eficazes traz-nos informações para a síntese de compostos com melhor atuação antioxidante. Para uso como substrato orgânico, foi sintetizado o biodiesel a partir do óleo de soja, uma vez que é a partir deste, a produção de 81 % do biodiesel produzido no Brasil. Outro fator para o uso do óleo de soja é que este possui majoritariamente em sua composição ácido linoléico e oléico, ácidos insaturados, altamente suscetíveis à oxidação. O biodiesel foi sintetizado através da reação de transesterificação com álcool metílico, razão molar álcool/óleo de 1:6 e hidróxido de sódio 0,5 % (m/m). As amostras de biodiesel foram aditivadas com os antioxidantes comerciais (BHT e ionol) e da biomassa (cardanol hidrogenado e cardanol alquilado) nas concentrações de 300, 600, 900, 1200, 1500, 2000, 3000 e 4000 mg/kg e armazenadas em frasco âmbar em uma temperatura de 22, ± 3 ºC. Todas as amostras foram analisadas em teste de oxidação acelerada (Rancimat), no tempo zero (momento logo após a aditivação) e após 2, 4, 6, 9 e 12 meses de armazenamento. Durante o monitoramento observou-se a variação do tempo de indução via rancimat em função do tempo de armazenamento das amostras. As análises térmicas foram realizadas com o biodiesel do óleo de soja, BHT, ionol, cardanol hidrogenado, cardanol alquilado, e do biodiesel aditivado com estes antioxidantes nas concentrações de 300, 900, 1500, 3000 e 4000 mg/kg, na taxa de aquecimento de 10 ºC/min, em atmosfera de nitrogênio, com faixa de aquecimento de 30 °C – 600 ºC. Através da análise térmica verificaram-se o comportamento das amostras quando submetidas a temperaturas elevadas. As análises por UV-vis foram realizadas com o intuito de avaliar o processo de autoxidação das amostras após 12 meses de armazenamento. Os experimentos via rancimat revelaram que os antioxidantes comerciais são melhores que os da biomassa, os experimentos termogravimétricos e via UV-vis auxiliaram na constatação de que para otimizar antioxidantes fenólicos deve-se adicionar substituintes de baixo peso molecular nas posições orto e para. Através dos resultados via Rancimat foi desenvolvido um software para a predição do tempo de estabilidade oxidativa em função do antioxidante utilizado, quantidade adicionada deste, tempo de armazenamento, bem como, realizar uma análise econômica do custo de utilização de cada antioxidante.
Abstract: This paper presents a study of the behavior and effectiveness of antioxidants additives for biodiesel from soybean oil. The most commonly used antioxidants are ofphenolic structure, thereby synthesizing, examining and comparing the antioxidant action for evaluating possible causes for a structure to be more effective when compared to another, brings forth necessary tools in the search for better performance antioxidant compounds. For use as an organic substrate, it was synthesized biodiesel from soybean oil, since this oil is from producing about 81 % of biodiesel produced in Brazil. Another factor for the use of soybean oil is that it has in its composition mainly oleic and linoleic acids, unsaturated acids highly susceptible to oxidation. The biodiesel was synthesized by the transesterification reaction with methyl alcohol, the molar ratio alcohol / oil of 1:6 and sodium hydroxide 0.5% (m / m). The biodiesel samples were doped with antioxidants (BHT and ionol), and biomass (hydrogenated cardanol and cardanol alkylated) at concentrations of 300, 600, 900, 1200, 1500, 2000, 3000 and 4000 mg.kg-1 and stored in an amber vial at a temperature of 22, ± 3 º C. All samples were analyzed in an accelerated oxidation test (Rancimat), at the beginning (immediately after the moment additives) and after 2, 4, 6, 9 and 12 months storage. During monitoring the observed variation via Rancimat induction time as a function of storage time of the samples. The thermal analyzes were performed with biodiesel from soybean oil, BHT, ionol, hydrogenated cardanol, cardanolalkylated, and biodiesel doped antioxidants at concentrations of 300, 900, 1500, 3000 and 4000 mg.kg-1 rate heating to 10 ° C / min in a nitrogen atmosphere with heating range of 30 º C - 600 º C.Through thermal analysis verified the behavior of the samples when exposed to elevated temperatures. The analysis by UV-vis were conducted in order to evaluate the process of autoxidation of the samples after12 months of storage. The experiments via rancimat revealed that the commercial antioxidants are better than those of biomass, and to the thermogravimetric experiments via UV-vis the finding that helped to optimize phenolic antioxidants should be added low molecular weight substituent at the ortho and para positions. Through the results via Rancimat software was developed to predict the time depending on the oxidative stability of the antioxidant used, this added amount, time of storage and, perform an economic analysis cost of use of each antioxidant.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/5816
metadata.dc.type: Tese
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