Obtenção de estéres etílicos na faixa de interesse do bioquerosene por rota enzimática a partir de óleo de coco

Abstract

RESUMO: A evolução industrial, aliada ao crescimento populacional, induz a necessidade de desenvolvimento de tematicas voltadas ao ambito ambiental com foco em produtividade. Por isso, nos Gltimos anos, o interesse global tem se direcionado cada vez mais para a produgdo de combustiveis renovaveis, como etanol, biodiesel e bioquerosene, como parte integrante das estratégias de politicas energéticas sustentdveis. Apesar disso, a maior parte da produgdo de biocombustiveis no mundo, para fins comerciais, é obtida por transesterificagdo utilizando a triade dleo vegetal, metanol e catalisador quimico alcalino. Entre os biocombustiveis existentes, o bioquerosene emerge como uma alternativa promissora, derivada de biomassa renovavel e capaz de atender aos rigorosos padrdes de qualidade exigidos pelo setor de aviagdo. Os catalisadores quimicos podem ser substituidos por biomoléculas com atividade catalitica como as enzimas, proporcionando pontos positivos ao processo como as baixas temperatura de reação e pressão, auséncia de residuos, subproduto de glicerol de qualidade, entre outros. Sendo assim, o objetivo principal deste estudo foi obter ésteres etilicos na faixa de carbono similar ao querosene de origem féssil, utilizando a rota da transesterificagdo enzimatica e óleo de coco como matériaprima. Os resultados fisico-quimicos do óleo de coco apresentaram conformidade com dados da literatura. Foram encontrados valores de 4 mg KOH/g para indice de acidez, densidade de 0,921 g/cm?, indice de saponificagdo de 265 mg KOH/g, indice de iodo de 7,21 g/100g e teor de umidade de 0,25%. Em relagéo a influéncia dos parametros na produção de ésteres etilicos, do processo de transesterificação com a enzima lipase de Burkholderia cepacia, foi possível observar que o ensaio otimizado apresentou temperatura de 40ºC, razão molar etanol:6leo de 6:1, contendo 3,8% de água, uso de 62,5 mg de enzima e agitação de 120 rpm. A reação otimizada apresentou formação de 84,56% de ésteres etílicos (C-6 a C-18) de interesse na produção do bioquerosene de aviação, além de ácidos graxos (4,58%) e óleo restante da reação, composto por mono, di e triacilgliceróis (10,85%). Além disso, outros ésteres fora da faixa de interesse compuseram 10,99% do total. A partir do estudo, foi possível inferir que a condição otimizada do processo catalítico propiciou resultados reprodutíveis em escala de laboratório, demonstrando o potencial da transesterificação enzimática como uma rota viável para a produção de bioquerosene utilizando óleo de coco como matéria-prima

ABSTRACT: The industrial evolution coupled with population growth induces the need for the development of environmental themes focused on productivity. Therefore, in recent years, global interest has increasingly turned towards the production of renewable fuels, such as ethanol, biodiesel, and bio-kerosene, as integral parts of sustainable energy policy strategies. However, most of the world's biofuel production for commercial purposes is obtained through transesterification using the triad of vegetable oil, methanol, and alkaline chemical catalyst. Among the existing biofuels, bio-kerosene emerges as a promising alternative, derived from renewable biomass and capable of meeting the stringent quality standards required by the aviation sector. Chemical catalysts can be replaced through enzymatic catalysis with lipases, which is more suitable, mainly due to environmental issues such as low reaction temperature and pressure, low residue formation, quality glycerol byproduct, among other qualities. The main objective of this study is to obtain ethyl esters in the carbon range similar to fossilorigin kerosene, using the enzymatic transesterification route with Burkholderia cepacia lipase. The physicochemical results of coconut oil were in accordance with literature data. Values of 4 mg KOH/g for acidity index, density of 0.921 g/cm3, saponification index of 265 mg KOH/g, iodine index of 7.21 g/100g, and moisture content of 0.25% were found. Regarding the influence of parameters on the production of ethyl esters, it was possible to observe that the optimized process involves a temperature of 40°C, molar ratio ethanol:oil of 6:1, containing 3.8% water, 62.5 mg of enzyme, and agitation of 120 rpm. The optimized react resulted in the formation of 84.56% ethyl esters (C-6 to C-18) of interest in aviation bio-kerosene production, in addition to fatty acids (4.58%) and remaining oil from the reaction, composed of mono-, di-, and triacylglycerides (10.85%). Furthermore, other esters outside the range of interest comprised 10.99% of the total. Through the study, it was possible to infer that the optimized condition of the catalytic process provided excellent results on a laboratory scale, demonstrating the potential of enzymatic transesterification as a viable route for bio-kerosene production