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Autor(es): Canesin, Edmilson Antonio
Orientador: Nilson Evelázio de Souza [Orientador] - UEM
Prof. Dr. Nilson Evelázio de Souza
Título: Caracterização físico-química de óleos e gorduras residuais e avaliação de métodos de transesterificação para obtenção de biodiesel
Banca: Cláudio Celestino de Oliveira - UEM
Banca: Jesuí Vergílio Visentainer - UEM
Banca: Cesar Ricardo Teixeira Tarley - UEL
Banca: Suzana Lucy Nixdorf - UEL
Palavras-chave: Química analítica;Biodiesel;Cromatografia a gás;Óleos residuais animais;Transesterificação
Data do documento: 2013
Editor: Universidade Estadual de Maringá
Citação: CANESIN, Edmilson Antonio. Caracterização físico-química de óleos e gorduras residuais e avaliação de métodos de transesterificação para obtenção de biodiesel. 2013. 100 f. Tese (doutorado em Química) - Universidade Estadual de Maringá, Maringá, 2013.
Resumo: Este trabalho teve como principal objetivo desenvolver um procedimento de catálise ácida, utilizando etanol, comparando a outros dois procedimentos de catálise básica, sendo um metílico e outro etílico, para realizar reações de transesterificação em óleos residuais de origem bovina e de frangos, recolhidos em assadores comerciais, para obtenção de biodiesel. Análises preliminares de parâmetros físico-químicos como: índice de acidez (IA), índice de saponificação (IS), porcentagem de éster, índice de peróxido (IP), índice de iodo (InI), espectroscopia no infra-vermelho (IV) e umidade por Karl Fischer (KF) foram realizadas nas amostras dos óleos residuais para, inicialmente verificar se os mesmos apresentavam condições mínimas, de acordo com a Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP), para serem utilizados na produção do biodiesel. Verificada a viabilidade da produção, as amostras foram analisadas quanto ao seu teor de ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG), utilizando quatro diferentes métodos conhecidos da literatura, Bannon et al., 1982 (BA), ISO 5509, 1978 (ISO), Hartman e Lago, 1973 (HL) e Jham et al., 1982 (JA), através da cromatografia em fase gasosa com detecção por ionização em chama (CG-DIC). Estas quantificações permitiram verificar que os óleos residuais de origem bovina e de frangos, apresentaram uma composição química predominante de ácidos graxos saturados (AGS) e ácidos graxos monoinsaturados (AGM), diferentemente do tradicional óleo de soja que apresentou um teor predominante de ácidos graxos poli-insaturados (AGPI). Após esta etapa foram realizadas sínteses de biodiesel utilizando três rotas catalíticas diferentes: síntese metílica (KOH a 1,25% m/v; razão molar 6:1 a 60 C por 20 min); síntese etílica (KOH a 1,00% m/v; razão molar 9:1 a 40 C por 20 min) e síntese etílica (H2SO4 a 1,75% e AlCl3 a 0,50% m/v; razão molar 12:1 a 80 C por 180 min) seguida de outra etapa básica (NaOH a 2,0 %; razão molar 3:1 a 40 C por 5 min), com três amostras de óleos residuais de origem bovina, duas amostras de óleos residuais de frangos, uma amostra de óleo residual de soja, uma amostra de óleo de soja novo e uma mistura (blenda) constituída de 85% de óleo de soja residual e 15% de sebo bovino residual (em massa). As amostras de biodiesel obtidas foram então caracterizadas de acordo com alguns parâmetros físico-químicos: viscosidade cinemática (), ponto de fulgor, ponto de combustão, densidade, umidade por KF, InI, IA, glicerina livre (GL), glicerina total (GT) e temperatura de destilação (90%). Observou-se de forma geral que todas atenderam as especificações determinadas pela American Society for Testing and Materials (ASTM), European Normalization (EN) e ANP, e como esperado, a composição variável dos EMAGs influenciou nas propriedades do biodiesel produzido, como viscosidade mais elevada das amostras etílicas, redução significativa das insaturações no biodiesel etílico que foi submetido a catálise ácida, uma elevação das temperaturas do ponto de fulgor e de destilação (90%) das amostras onde predominavam os AGS e AGM. A catálise ácida proposta mostrou-se eficiente para as amostras de óleos residuais bovinos e de frangos, com rendimento de até 85,21% em massa, porém não superou o rendimento da catálise etílica básica que chegou a 91,83% em massa para óleos residuais de frangos. Concluiu-se que, mesmo apresentando-se degradados com índice de peróxido (IP) e de acidez (IA) elevados (89,35 meq O2 kg-1 e 3,41 mg KOH g-1, respectivamente), os óleos residuais ainda são bons potenciais produtores de biodiesel, que a composição dos AG influencia nos rendimentos reacionais e que o processo catalítico proposto é eficiente para uso em matrizes residuais, produzindo biodiesel que atende às normas da ANP
Abstract: This work presented as main objective to develop a procedure of acid catalysis, using ethanol compared to the other two procedures basic catalysis, one methyl and one ethyl, to conduct transesterification reactions in residual bovine and chickens oils collected in commercial gas furnaces to produce biodiesel. Preliminary analysis of physicochemical properties such as acidity (IA), saponification number (IS), percentage of ester, peroxide value (IP), iodine value (InI), infrared spectroscopy (IV) and humidity Karl Fischer (KF) were performed on samples of waste oil to initially check whether they had minimum conditions, according to the National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels (ANP), for use in biodiesel production. Verifying the viability production, the samples were quantified by four transesterification methods, using acidic and basic catalysis described in the literature, Bannon et al., (1982) (BA), ISO 5509, (1978) (ISO), Hartman and Lago (1973) (HL) and Jham et al., (1982) (JA) by gas chromatography with flame ionization detection (GC-FID). These measurements allowed us to verify that the residual oils from bovine and chickens, showed a predominant chemical composition of saturated fatty acids (SFA) and monounsaturated fatty acids (MUFA), unlike traditional soybean oil which showed a predominant content of polyunsaturated fatty acids (PUFA). After this step syntheses were carried out using three biodiesel catalytic different routes: methylic synthesis (KOH 1.25% w/v; molar ratio 6:1 at 60C for 20 min); ethylic synthesis (1.0% KOH w/v; molar ratio 9:1 at 40C for 20 min) and ethylic synthesis (H2SO4 and AlCl3 1.75% to 0.5% w/v; molar ratio of 12:1 at 80C for 180 min) followed by a basic stage (2.0% NaOH, molar ratio 3:1 at 40C for 5 min), three samples of bovine residual oils, two samples of chickens, one sample of residual soybean oil, one sample of new soybean oil and a blend formed by 15% residual soybean oil and 85% bovine tallow residual (by mass). The biodiesel samples obtained were characterized according to some physicochemical parameters: kinematic viscosity (), flash point, fire point, density, humidity KF, InI, IA, free glycerin (GL) total glycerin (GT) and temperature distillation (90%), and in general all met the specifications set by the American Society for Testing and Materials (ASTM), European Normalization (EN) and ANP, and as expected, the variable composition of FAME influenced the properties of biodiesel produced, as the higher viscosity of the samples ethylic, a significant reduction in unsaturated ethyl biodiesel that was subjected to acid catalysis, a rise in temperature of the flash point and distillation (90%) of the samples which predominated SFA and MUFA. The acid catalysis proposal was effective for samples of residual oils from cattle and chickens, yield up to 85.21% by weight but not exceeded the yield of ethyl basic catalysis, which has reached 91.83% by mass for residual chickens oils. It was concluded that, even presenting degraded with peroxide values (IP) and acidity (IA) high (89.35 meq O2 kg-1 and 3.41 mg KOH g-1 respectively) waste oils are still good potential biodiesel producers, the identification and quantification of fatty acids influences the reaction proceeds and the proposed catalytic process is effective for use in residual matrices, producing biodiesel that meets the standards of the ANP
URI: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/4708
Aparece nas coleções:3.5 Tese - Ciências Exatas (CCE)

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