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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/15775| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Produção de ácidos graxos assistida por ultrassom visando à produção de biodiesel |
| Título em inglês: | Production of fatty acids carried out by ultrasound aiming the production of biodiesel |
| Autor(es): | Lima, Larissa Pinto de |
| Orientador: | Fernandes, Fabiano André Narciso |
| Palavras-chave: | Engenharia química;Ácidos graxos;Ultrassom;Biodiesel |
| Data do documento: | 2010 |
| Citação: | LIMA, L. P. Produção de ácidos graxos assistida por ultrassom visando à produção de biodiesel. 90 f. 2010. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2010. |
| Resumo: | A produção de biodiesel por reação de transesterificação é realizada geralmente usando óleos com baixo índice de acidez, restringindo o método ao uso de uma pequena variedade de óleos vegetais. Matérias primas com elevado índice de acidez podem ser utilizadas como rota alternativa para a produção de biodiesel. O objetivo desta dissertação foi produzir ácidos graxos a partir de óleos residuais (com percentual de ácidos graxos superior a 1%) por saponificação assistida por ultrassom, seguida por hidrólise ácida. A aplicação de ondas ultrassônicas teve o intuito de acelerar o processo de produção de ácidos graxos, diminuindo o tempo da reação de saponificação. Os ácidos graxos foram produzidos a partir do óleo de fritura de palma e do óleo de peixe por reação de saponificação assistida por ultrassom seguida de hidrólise ácida. Um planejamento experimental foi realizado para avaliar as condições operacionais razão molar álcool:óleo, concentração de KOH e temperatura para o óleo de fritura e razão molar álcool:óleo, concentração de KOH para o óleo de peixe, uma vez que a temperatura não mostrou ser uma variável estatisticamente significativa. Para as reações com o óleo de fritura, a maior conversão obtida foi de 97,3% a uma temperatura de 60°C, com razão molar 3:1 e concentração de KOH de 0,3%. Para as reações com o óleo de peixe, empregando as mesmas condições reacionais para o álcool e para o KOH, apenas 78,5% de conversão em ácidos graxos foi alcançado. Essa conversão um pouco menor para o óleo de peixe, quando comparada com o óleo de fritura, está relacionada com sua alta viscosidade, que acaba por impedir uma melhor miscibilidade entre os reagentes. Um estudo comparativo entre as reações de saponificação do óleo de fritura foi realizado usando o método convencional de refluxo e o assistido por ultrassom. O resultado apresentou uma diferença satisfatória para a reação assistida por ultrassom, com uma diferença de 39,2% de conversão nos cinco primeiros minutos de reação quando comparada com a reação submetida ao refluxo. Depois de produzidos, os ácidos graxos foram esterificados com álcool metílico na presença de ácido sulfúrico como catalisador. No planejamento experimental realizado para as reações de esterificação dos ácidos graxos, as variáveis razão molar álcool:ácido e concentração de catalisador foram significativas estatisticamente. Através dos experimentos, as curvas cinéticas foram construídas. A produção de biodiesel a partir de ácidos graxos de fritura assistida por ultrassom obteve conversões superiores a 96% (especificação exigida pela ANP). Ao aplicar a metodologia descrita no respectivo trabalho (aplicação do ultrassom na reação de saponificação), uma alta conversão de ácidos graxos é alcançada em tempos reacionais reduzidos, mostrando ser uma ótima matéria prima para a produção de biodiesel. |
| Abstract: | The production of biodiesel by means of transesterification reaction is usually carried out using oils with low acid index. As such, the direct use of this method is restricted to a small number of oils. But raw materials with high acid index still can be used for biodiesel production. The objective of this study is to produce biodiesel from waste oils, with more than 1% of free fatty acids, by means of saponification followed by acid hydrolysis and esterification. The process will be carried out by ultrasound technology. The use of ultrasound aimed increasing the reaction rate and to diminish the total time of reaction. The free fatty acids were produced from waste palm oil and fish oil (Nile tilapia oil). An experimental planning based on response surface methodology was carried out to evaluate the main operating conditions: alcohol to oil molar ratio, KOH concentration and temperature. The highest yield of free fatty acids from waste palm oil, 97.3%, was obtained operating at 60oC, alcohol to oil molar ratio of 3 and 0.3% KOH. The highest yield of free fatty acids from fish oil, 78.5%, was obtained operating at 30oC, alcohol to oil molar ratio of 3 and 0.3% KOH. The lower yield observed for fish oil was related to the higher viscosity of the oil during processing, which prevents good miscibility between the components. A comparative study between the conventional method and the ultrasound technology on the production of biodiesel from waste palm oil showed that the application of ultrasound increased by 39.2% the conversion of oil into free fatty acids during the first 5 min of reaction. The free fatty acids were esterified with methanol using sulfuric acid as catalyst. An experimental planning based on response surface methodology was carried out to evaluate the main operating conditions of the esterification of the free fatty acids: alcohol to free fatty acids molar ratio and catalyst concentration. A dynamic study was also carried out for the production of biodiesel from free fatty acids. The yield of biodiesel from palm free fatty acids was higher than 96%, lower limit specified by ANP for the commercialization of biodiesel. The methodology developed in this study showed that high yield of free fatty acids was obtained at short reaction times being a good methodology to produce biodiesel. |
| URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15775 |
| Aparece nas coleções: | DEQ - Dissertações defendidas na UFC |
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