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Tipo: Dissertação
Título: Exploring the feasibility of enzymatic biodiesel production from Tilapia (Oreochromis Niloticus) waste oil
Autor(es): Sousa, Patrick da Silva
Orientador: Santos, José Cleiton Sousa dos
Coorientador: Rios, Maria Alexsandra de Sousa
Palavras-chave em português: Hidroesterificação Enzimática;Biodiesel;Lipase;Simulação de acoplamento molecular;Dinâmica molecular
Palavras-chave em inglês: Enzymatic hydroesterification;Biodiesel fuels;Lipase;Molecular docking simulation;Molecular dynamics
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Data do documento: 2024
Citação: SOUSA, Patrick da Silva. Exploring the feasibility of enzymatic biodiesel production from tilapia (Oreochromis Niloticus) waste oil. 2024. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: Os resíduos de pescado, seus subprodutos encontrados na natureza ou gerados pela indústria de processamento representam uma parcela significativa na obtenção de produtos de alto valor. Entre os produtos que podem ser obtidos a partir desses resíduos estão: fertilizantes, biomateriais, cosméticos, biolubrificantes e biodiesel. Dessa maneira, realizou-se uma análise bibliométrica acerca do potencial de produção de biodiesel a partir da utilização do óleo residual de peixe e foi observada uma lacuna a respeito da síntese enzimática de biodiesel possuindo o óleo residual de tilápia (Oreochromis Niloticus) como substrato e empregando a Lipase Eversa®Transform 2.0 como catalisador. Em sequência, foi realizado um estudo teórico e experimental sobre a produção biocatalítica de biodiesel através da hidroesterificação enzimática do óleo residual de tilápia. A metodologia Taguchi foi aplicada durante a etapa de esterificação onde foram avaliados os parâmetros: temperatura (25, 40 e 55 ºC), razão molar (1:1, 1:5 e 1:9), porcentagem de biocatalisador (1, 5 e 9%), e o tempo reacional (1, 3 e 5 h). Aplicou-se o delineamento experimental e os resultados de conversão variaram entre 19,3 ± 0,38 % (1:9, 3 h, 55 ºC e 1% de biocatalisador) a 83,8 ± 0,29% (1:5, 3 h, 25 ºC e 9% de biocatalisador). Os fatores que se destacaram foram a quantidade de biocatalisador seguida pela temperatura. Os níveis de reação ideais obtidos após o tratamento estatístico foram 5 h de reação a 25 °C na proporção molar de 1:1 (AGL/etanol) utilizando 9% do biocatalisador indicando uma conversão teórica de 96,73%. Após a realização da reação com os parâmetros indicados obteve-se uma conversão experimental de 89,94 ± 0,09%. Denota-se, que o valor de conversão experimental foi inferior ao da conversão teórica. O bioproduto foi devidamente caracterizado quanto as propriedades de viscosidade e densidade e obtendo os valores de 2,47 cSt e 883,6 Kg/m³, respectivamente. Além disso, foi realizado um estudo de docking e dinâmica molecular que avaliou a estabilidade da Lipase Eversa Transform 2.0 com os AGLs e observou-se o acoplamento do sítio catalítico da enzima com o substrato. Por fim, o óleo residual de tilápia mostrou-se uma matéria-prima alternativa para síntese de bioprodutos e o presente estudo colabora na elaboração de processos bioquímicos sustentáveis.
Abstract: Fish waste and byproducts, found in nature or generated by the processing industry, represent a significant source for producing high-value products. Fertilizers, biomaterials, cosmetics, lubricants, and biodiesel can be derived from these residues. A bibliometric analysis was conducted to explore the potential for biodiesel production using residual fish oil. A notable gap was identified concerning the enzymatic synthesis of biodiesel using residual tilapia oil (Oreochromis niloticus) as the substrate and Lipase Eversa® Transform 2.0 as the catalyst. Following this, a theoretical and experimental study was performed on the biocatalytic production of biodiesel through the enzymatic hydroesterification of residual tilapia oil. The Taguchi methodology was employed during the esterification phase, evaluating the following parameters: temperature (25, 40, and 55 °C), molar ratio (1:1, 1:5, and 1:9), biocatalyst concentration (1%, 5%, and 9%), and reaction time (1, 3, and 5 hours). The experimental design yielded conversion results ranging from 19.3 ± 0.38% (1:9 molar ratio, 3 hours, 55 °C, 1% biocatalyst) to 83.8 ± 0.29% (1:5 molar ratio, 3 hours, 25 °C, 9% biocatalyst). The most significant factors influencing conversion were biocatalyst concentration, followed by temperature. The optimal reaction conditions, determined through statistical analysis, were 5 hours at 25 °C with a molar ratio of 1:1 (FFA/ethanol) and 9% biocatalyst. Under these conditions, the theoretical conversion was estimated at 96.73%. When the reaction was conducted with the specified parameters, an experimental conversion of 89.94 ± 0.09% was achieved, indicating a lower experimental value compared to the theoretical prediction. The bioproduct was characterized for its viscosity and density, yielding values of 2.47 cSt and 883.6 kg/m³, respectively. Additionally, a docking and molecular dynamics study was conducted to assess the stability of Lipase Eversa® Transform 2.0 with the FFAs, confirming the coupling of the enzyme's catalytic site with the substrate. In conclusion, residual tilapia oil proved to be a viable raw material for the synthesis of bioproducts. This study contributes to the advancement of sustainable biochemical processes.
Descrição: Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80955
Currículo Lattes do(s) Autor(es): http://lattes.cnpq.br/9028869699783279
ORCID do Orientador: https://orcid.org/0000-0002-1511-5180
Currículo Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/3096685020723658
Currículo Lattes do Coorientador: http://lattes.cnpq.br/6872916731299617
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Aparece nas coleções:DEQ - Dissertações defendidas na UFC

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