INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS OPERACIONAIS NA … · COMO CATALISADOR SÓLIDO Keila L. T ... BADONI, R. P.; TULI, D. K. Biodiesel Production Using Heterogeneous Catalysts. Bioresource

INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS OPERACIONAIS NAPRODUÇÃO DE BIODIESEL VIA ESTERIFICAÇÃO DOS ÁCIDOSGRAXOS LIVRES, PROVENIENTES DO ÓLEO DA POLPA DEMACAÚBA (ACROCOMIA ACULEATA), EMPREGANDO RESINADE TROCA CATIÔNICA MACROPOROSA FORTEMENTE ÁCIDACOMO CATALISADOR SÓLIDO

Keila L. T. Rodrigues*; Érika C. Cren*[email protected]

Química Industrial

Mestre em Eng. Ambiental

Doutoranda em Eng. Química –UFMG

INTRODUÇÃOProcesso de produção de Biodiesel

mais utilizado industrialmente no Brasil

Produção Renovável e Sustentável

Purolite® CT275

-Não requer etapas de neutralização-Reutilização do

catalisador

-Produção de Óleo: 4000 L/ha-Baixo custo de produção-Óleo não comestível: não competecom a indústria de alimentos-Óleo ácido (devido a etapa dearmazenamento antes da prensagem)-Aproveitamento de coprodutos

Macaúba (ACROCOMIA ACULEATA)

Esterificação

70-95% do custo total de produção de

biodiesel

OBJETIVOS

Investigação da influência das variáveis deprocesso na produção de biodiesel poresterificação do óleo ácido da polpa demacaúba empregando resina de troca catiônicacomo catalisador sólido.

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

Material e Métodos

-O óleo de macaúba obtido da Cooper–Riachão,Associação de Pequenos Trabalhadores Rurais deRiacho D’Antas e Adjacências Fazenda Santa Cruz,Montes Claros – MG.

-Teor de acidez de 161.0 mg KOH/g óleo (80% de acidez)determinado por titulação potenciométrica (Método OficialAOCS Ca 5a40).

Etanol PA.

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

Suporte polimérico

Material e Métodos

PUROLITE® CT275

Catalisador sólido

Características físico-químicas típicas da Purolite CT275

Contra íon (positivo)Co- íon (negativo)Grupo funcional

Material e Métodos

-Oleo de macaúba

-Tipo de catalisador

-Tipo de Reator

✓ Razão molar álcool/óleo

(6:1 a 20:1)

✓ Qte do catalisador

(10 a 30 %m/m)

✓ Temperatura da reação

(70 a 90°C)

✓ Agitação :

(500 a 1000 rpm)

Planejamento Fatorial fracionário 2IV

4-1 com replicatas no ponto central

Sistemática do estudo

Resposta Conversão de AGL =σ 𝐴𝑖−σ 𝐴𝑓

σ 𝐴𝑖× 100 (HPLC-DAD)

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Ensaios T(°C) Cat. (%m/m) Razão Molar (O:E) Agitação (Rpm) Conversão (%)

1 -1 (70) -1 (10) -1 (1:6) -1 (500) 29,85

2 +1 (90) -1 (10) -1 (1:6) +1 (1000) 71,38

3 -1 (70) +1 (30) -1 (1:6) +1 (1000) 73,47

4 +1 (90) +1 (30) -1 (1:6) -1 (500) 56,47

5 -1 (70) -1 (10) +1 (1:20) +1 (1000) 12,94

6 +1 (90) -1 (10) +1 (1:20) -1 (500) 19,58

7 -1 (70) +1 (30) +1 (1:20) -1 (500) 25,11

8 +1 (90) +1 (30) +1 (1:20) +1 (1000) 44,26

9 0 (80) 0 (20) 0 (1:13) 0 (750) 37,00

10 0 (80) 0 (20) 0 (1:13) 0 (750) 39,70

11 0 (80) 0 (20) 0 (1:13) 0 (750) 36,80

Tabela 1: Matriz do planejamento fatorial fracionário 2IV4-1 com 4 repetições no ponto central

exibindo os valores codificados e decodificados (entre parênteses) das variáveis investigadas

para avaliação da influência na conversão da reação de esterificação.

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Resultado contra-intuitivo-Baixo nível estudado (6: 1) melhor conversão de AGL.-Vantajoso do ponto de vista industrial:-Menor quantidade de etanol usada-Minimiza os custos de recuperação do excesso de solvente -Diminuir o custo do biodiesel

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

ETANOL

Efeito da quantidade deetanol foi avaliado entreuma razão molar de 6: 1a 20: 1 de etanol : óleo

Avaliação da influência das variáveis (variável mais influente)

EFEITO NEGATIVO

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Resultado-Alto nível estudado (1000 rpm) melhor conversão de AGL.-

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

AGITAÇÃO

Efeito da velocidade daagitação foi avaliadoentre uma rotação de500 a 1000 rpm

Avaliação das influências das variáveis (2° variável mais influente)

EFEITO Positivo

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

Agitação Contato entre os reagentes

-Melhorando o acesso dos reagentes até os sítios ativos docatalisador e consequente acelerando a reação.-Diminui a resistência à transferência de massa externa

AUMENTANDO A EFICIÊNCIA DA ESTERIFICAÇÃO

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Resultado -Alto nível estudado (30 % m/m) melhor conversão de AGL.-

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

CATALISADOR

Efeito da quantidade de catalisador foi avaliado entre 10 a 30% m/m

(base seca)

Avaliação da influência das variáveis (3° variável mais influente)

EFEITO Positivo

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

PUROLITE® CT275

Quant. catalisador

N° sítios ácidos disponíveis

Aumento da eficiência da

reação -VANTAGENS:-Redução significativa do número de etapas de purificação dos produtos.-minimiza a etapa de purificação-reutilização do catalisador-Menor custo de produção de biodiesel

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Resultado-Alto nível estudado (90°C) melhor conversão de AGL.-

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

TEMPERATURA

Efeito da temperatura foi

avaliado entre 70 a 90°C

Avaliação da influência das variáveis (Variável menos influente)

EFEITO Positivo

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

.

AUMENTANDO A EFICIÊNCIA DA ESTERIFICAÇÃO

TemperaturaDiminui a

resistência àtransferência de

massa

Viscosidade do óleo

DISCUSSÃO DE RESULTADOS

(-) Razão molar (E:O): 6:1 -20:1

(+) Catalisador10 a 30 %m/m

(+) Agitação:500 a 1000 rpm

(+) Temperatura70 a 90°C

DOMÍNEO EXPERIMENTAL

Avaliação da influência das variáveis

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

CONCLUSÃO

• O uso do planejamento experimental multivariado foieficiente para investigar os efeitos dos parâmetrosoperacionais na síntese de biodiesel empregando óleo depolpa de macaúba com alta acidez, utilizando catalisador deresina de troca iônica ácida Purolite® CT275.

• A esterificação por catálise heterogênea em resinamacroporosa catiônica do óleo de polpa de macaúba mostra-se satisfatória, chegando a conversão de 73%.

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

AGRADECIMENTOS

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

REFERÊNCIAS

• CÉSAR, A. S.; ALMEIDA, F. A.; SOUZA, R. P; SILVA, G. C.; ATABANI, A. E. The Prospects of Using AcrocomiaAculeata (Macaúba) a Non-Edible Biodiesel Feedstock in Brazil. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v.49, p.1213–20, 2016.

• EVARISTO, A. B., GROSSI, J. A. S., PIMENTEL, L. D., DE MELO GOULART, S., MARTINS, A. D., DOS SANTOS, V. L., & MOTOIKE, S. Harvest and post-harvest conditions influencing macauba (Acrocomia aculeata) oil quality attributes. Industrial Crops and Products, v.85,p. 63–73,2016

• PLATH, M.; MOSER, C.; BAILIS, R.; BRAND, P.; HIRSCH, H.;KLEIN, A. M.; WALMSLEY, D.; WEHRDEN, H. A Novel Bioenergy Feedstock in Latin America? Cultivation Potential of Acrocomia Aculeata under Current and Future Climate Conditions. Biomass and Bioenergy , v.91, p.186–95, 2016

• RODRIGUES, K. L. T.; SANSON, A. L.; QUARESMA, A. D. V.; GOMES, R. D. P.; DA SILVA, G. A.; AFONSO, J. R. F. D. C. Chemometric approach to optimize the operational parameters of ESI for the determination of contaminants of emerging concern in aqueous matrices by LC-IT-TOF-HRMS. Microchemical Journal,v.117, p. 242–249, 2014.

• SEMWAL, S.; ARORA, A. K.; BADONI, R. P.; TULI, D. K. Biodiesel Production Using Heterogeneous Catalysts. Bioresource technology, v. 102, n.3, p. 2151–61, 2011.

• SILVA, L. N.; CARDOSO C. C; PASA, V. M. D. Synthesis and Characterization of Esters from Different Alcohols Using Macauba Almond Oil to Substitute Diesel Oil and Jet Fuel. Fuel, v.166, p. 453–60, 2016.

• SUGANYA, T.; GANDHI, N. N.; RENGANATHAN, S. Production of Algal Biodiesel from Marine MacroalgaeEnteromorpha Compressa by Two Step Process: Optimization and Kinetic Study. Bioresource technology, v. 128, p. 392–400, 2013.

Keila L. T. Rodrigues* ; Érika C. Cren

Keila L. T. Rodrigues*; Érika C. Cren