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Tipo: Tese
Título: Obtenção de bioquerosene a partir de resíduos dos óleos de babaçu e coco via catálise heterogênea
Autor(es): Ponte, Flávio Albuquerque Ferreira da
Orientador: Albuquerque, Mônica Castelo Guimarães
Palavras-chave: Engenharia química;Ácidos graxos;Troca iônica;Biocombustíveis;Catálise heterogênea
Data do documento: 2017
Citação: PONTE, F. A. F. Obtenção de bioquerosene a partir de resíduos dos óleos de babaçu e coco via catálise heterogênea. 2017. 168 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017
Resumo: A International Air Transport Association (IATA) estabeleceu metas de reduzir em 50% a emissão de CO2 na atmosfera em relação a dados de 2005. Uma opção para atingir essa meta seria o uso de biocombustível no setor. O objetivo deste trabalho foi obter através da catálise heterogênea, bioquerosene proveniente dos ácidos graxos constituídos químicamente por 6 a 16 átomos de carbono destilados dos óleos residuais de babaçu e coco, avaliá-los com o intuito de estudar se o bioquerosene pode ser um substituinte do combustível de aviação, nas proporções adequadas, bem como contribuir cientificamente com dados para a literatura. A primeira etapa da pesquisa consistiu na obtenção destes ácidos graxos (fase de topo) utilizando um sistema de destilação fracionado a vácuo. Os resultados obtidos através de caracterização físico-química para a fase de topo do óleo residual de babacu e coco, como viscosidade a 40 °C (6,62 mm2/s e 6,82 mm2/s, respectivamente) e densidade a 15 °C (904,8 kg/m3 e 904,3 kg/m3, respectivamente), mostraram que os ácidos graxos (C6 a C16) podem ser um insumo para a produção de bioquerosene. Na segunda etapa foram realizadas as caracterizações físico-químicas dos catalisadores (Amberlyst® 15 e Amberlyst® BD20) através das análises de TG, FTIR e MEV/EDS. Além disso, encontrou-se as melhores condições operacionais para a produção do bioquerosene com o metanol e o etanol utilizando um software estatístico para avaliar o planejamento experimental. O resultado da caracterização dos catalisadores pôde identificar como sendo o ácido sulfônico (HO-SO2-), o sítio ativo das resinas de troca iônicas. O estudo de otimização dos parâmetros mostraram que a Amberlyst® BD20 permite atingir conversões acima de 95,5% em bioquerosene com o metanol e com o etanol conversões acima de 90%. A etapa seguinte teve como objetivo analisar e comparar o bioquerosene produzido através do processo com dados encontrados na literatura e com o querosene fóssil de aviação (QAV-1), como também enquadrar o mesmo, através de misturas binárias com QAV-1, às normas de especificação estabelecida pela ASTM para combustível de aviação comercial. Os resultados apresentaram similariedade com os dados encontrados na literatura e com o combustível de aviação comercial. Além disso, os bioquerosenes misturados em até 30% (m/m) com o QAV-1 apresentam propriedades dentro dos teores estabelecidos pela especificação ASTM D1655 para querosene de aviação comercial.
Abstract: The air transport sector has the world's fastest growing, accounting for about 2% of the CO2 emissions in the atmosphere. International Air Transport Association (IATA) has set to reduce 50% of the gas emissions compared to 2005. The use of biofuel in the industry could be a solution. The aim of this work was obtain biokerosene by heterogeneous catalysis. Were used free fatty acids (FFA) constituted chemically by 6 to 16 carbon atoms distilled from the residual oils of babassu and coconut as feedstock. the bioproducts was evaluated to kwow if the biokerosene can be a aviation fuel substitute, as well as contribute scientifically with the literature reports. The first step of this researc was the obtation of fatty acids (top phase) by a vacuum fractional distillation. The results obtained by physicochemical characterization for the top phase of the babassu and coconut residual oil, as viscosity at 40 °C (6.62 mm2/s and 6.82 mm2/s, respectively) and density at 15 °C (904.8 kg/m3 and 904.3 kg/m3, respectively). These results showed that fatty acids (C6 to C16) may be used for biokerosene production. In the second stage, the physicalchemical characterization of the catalysts (AmberlystTM 15 and AmberlystTM BD20) was performed through the analysis of TG, FTIR and SEM/DES. The best operational conditions for the biokerosene production with methanol and ethanol were found using statistical software to the experimental design. The catalysts characterization could be identified a sulphonic acid (HO-SO2-), as the active site of AmberlystTM 15 and AmberlystTM BD20. The optimization of the reaction parameters results showed that AmberlystTM BD20 achieved conversions above 95.5% in biokerosene with metanol and using ethanol the conversions were above 90%. The biokerosene produced were analyzed and compared with data found in the literature and with fossil aviation kerosene (JET A-1). Binary blends of the biokerosene and the JET A-1 were made, characterizaded and compared with ASTM specification standards for commercial aviation fuel. The results obtained in this study showed that the biokerosene production process proposed was appropriate for the produce an aviation biofuel. The biokerosene presented similarity with data found in the literature and with commercial aviation fuel. Biokerosenes blended up to 30 (% w/w) with JET A-1 exhibit properties that fullfill the limits ofthe the ASTM D1655 specification for commercial aviation kerosene. Therefore, ester based biokerosene can be used as a partial substitute for standard aviation fossil fuel to minimize its consumption and reduce the environmental impacts.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/29216
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