Corpo Discente - Egressos
Jonas Miguel Priebe
| Título | OBTENÇÃO DE BIODIESEL ADITIVADO VIA INTERESTERIFICAÇÃO INDUZIDO POR MICRO-ONDAS (2,45 GHZ) E ULTRASSOM A PARTIR DO ÓLEOS DE BABAÇU | ||||||||||||||||||||||||
| Data da Defesa | 28/02/2025 | ||||||||||||||||||||||||
| Download | Visualizar a Tese(18.37MB) | ||||||||||||||||||||||||
Banca
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| Palavras-Chaves | Interesterificação; ultrassom; micro-ondas; propriedades dielétricas; triacetina; biodiesel. | ||||||||||||||||||||||||
| Resumo | O biodiesel é cada vez mais considerado uma alternativa ao combustível fóssil por ser renovável, biodegradável e viável para produção em massa. Para aumentar a conversão do biodiesel, reduzir custos e conter o excesso de glicerol no mercado, é apropriado aplicar um processo de interesterificação de óleo vegetal com ésteres carboxilatos. Reações de interesterificação assistida por micro-ondas, ultrassom e por aquecimento convencional utilizando óleo de babaçu com acetatos de metila, etila e butila foram realizadas via catálise ácida para a produção de biodiesel e triacetina como aditivo. A busca pelo melhor catalisador foi realizada utilizando os ácidos sulfúrico, metanossulfônico, p-toluenossulfônico, fosfórico e acético. Para alcançar as condições ideais das reações, variou-se em termos de razão molar entre óleo de babaçu e acetato de etila (de 1:12 a 1:72), tipo e concentração de catalisador (0,5% a 3% p/p) em diferentes métodos de aquecimento. Sob irradiação de micro-ondas, os melhores resultados foram obtidos empregando acetato de etila (1:60) com H2SO4 (2,0% p/p) que rendeu 91,1% de biodiesel e 18,3% de triacetina em 120 minutos, enquanto que usando CH3SO3H obteve-se 80,1% de biodiesel e 11,2% de triacetina no mesmo tempo de reação. Utilizando aquecimento convencional, obtiveram-se 76,6% de biodiesel e 11,7% de triacetina com H2SO4, e 78,9% de biodiesel e 9,4% de triacetina com CH3SO3H, nas mesmas condições reacionais explicitadas acima após 360 minutos. Quando realizadas as reações de interesterificação sob os efeitos de cavitação promovidos por ultrassom, os resultados mais significativos foram alcançados usando acetato de etila (1:60) com H2SO4 (2,5% p/p) rendendo 95,4% de biodiesel, e um teor de 17,6% de triacetina em 180 minutos de reação, o que representa uma intensificação de 25,4% em relação ao aquecimento convencional. Verificou-se também que, sob os três modos de aquecimento estudados, a reatividade do acetato de alquila seguiu as tendências Medidas das propriedades dielétricas na faixa de micro-ondas dos reagentes puros e suas misturas reacionais também foram feitas em função da frequência na faixa de 0,3 a 13 GHz. Elas permitem uma compreensão clara da interação entre o meio reacional e a irradiação das micro-ondas, que pode levar ao estabelecimento de condições ótimas. Assim, as vantagens alcançadas com o emprego desta metodologia são equivalentes às obtidas na produção de biodiesel através de reações de transesterificação catalisadas por ácido. Além disso, em vez de glicerol, produz simultaneamente triacetina, que como aditivo melhora a qualidade do biodiesel, promovendo a redução dos gases nocivos emitidos durante o processo de combustão. Isso contribui para minimizar o impacto ambiental gerado pelo uso de combustíveis fósseis. | ||||||||||||||||||||||||
| Abstract | Biodiesel is increasingly considered an alternative to fossil fuel because it is renewable, biodegradable, and viable for mass production. To increase biodiesel yield, reduce costs, and contain excess glycerol on the market, it is appropriate to apply a vegetable oil interesterification process with carboxylate esters. Interesterification reactions assisted by microwaves, ultrasound, and conventional heating using babassu oil with methyl, ethyl, and butyl acetates were carried out via acid catalysis to produce biodiesel and triacetin as an additive. The search for the best catalyst was carried out using sulfuric, methanesulfonic, p-toluenesulfonic, phosphoric, and acetic acids. To achieve ideal reaction conditions, the molar ratio between babassu oil and ethyl acetate (from 1:12 to 1:72), type, and concentration of catalyst (0.5% to 3% w/w) were varied in different heating methods. Under microwave irradiation, the best results were obtained using ethyl acetate (1:60) with H2SO4 (2.0% w/w) which yielded 91.1% biodiesel and 18.3% triacetin in 120 minutes, while using CH3SO3H, 80.1% biodiesel and 11.2% triacetin were obtained in the same reaction time. Using conventional heating, 76.6% biodiesel and 11.7% triacetin were obtained with H2SO4, and 78.9% biodiesel and 9.4% triacetin with CH3SO3H, under the same reaction conditions explained above after 360 minutes. When interesterification reactions were carried out under the cavitation effect promoted by ultrasound, the most significant results were achieved using ethyl acetate (1:60) with H2SO4 (2.5% w/w) yielding 95.4% biodiesel and a content of 17.6% triacetin in 180 minutes of reaction, which represents an increase of 25.4% compared to conventional heating. It was also found that, under the three heating modes studied, the reactivity of alkyl properties in the microwave range of pure reactants and their reaction mixtures were also made as a function of frequency in the range of 0.3 to 13 GHz. They allow a clear understanding of the interaction between the reaction medium and the irradiation of microwaves, which can lead to the establishment of optimal conditions. Thus, the advantages achieved with this methodology are equivalent to those obtained in the production of biodiesel through acid-catalyzed transesterification reactions. Furthermore, instead of glycerol, it simultaneously produces triacetin, which, as an additive, improves the quality of biodiesel, promoting the reduction of harmful gases emitted during the combustion process. This helps to minimize the environmental impact generated by the use of fossil fuels. | ||||||||||||||||||||||||
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