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Estudo do óleo de oiticica (Licania rigida, Benth) para obtenção de biodiesel e avaliação das suas propriedades como combustível
(2018-12-11) Guimarães, Adriana Karla Virgolino; Chiavone Filho, Osvaldo; Gondim, Amanda Duarte; ; ; ; Oliveira, Humberto Neves Maia de; ; Jesus, Anderson Alles de; ; Quinteiro, Leila Martins da Costa; ; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de;
Com as alterações do clima, decorrentes da queima de combustíveis fósseis, torna-se urgente a mudança na matriz energética. O biodiesel é umas das alternativas favorável à substituição do diesel mineral. Nesse trabalho, se propôs estudar a obtenção do biodiesel a partir do óleo de oiticica por transesterificação metílica via catálise homogênea (NaOH e KOH). A oiticica apresenta um elevado teor de óleo em sua amêndoa (> 60%). O óleo das sementes de oiticica selecionadas e classificadas de acordo com o ano (2015 e 2017), safra e o grau de maturação (verde - V, seca - SS, madura - M e verde sem epicarpo – SV) foi extraído por prensagem mecânica contínua e descontínua. A composição química do óleo e biodiesel de oiticica foi determinada por Cromatografia Gasosa acoplada a Espectroscopia de Massa (CG-EM). O estudo de síntese foi realizado em diversas condições reacionais de: temperatura (entre 32 e 80 °C), tempo de reação (2 a 5 h), razão molar óleo/álcool (1:6 - 1:20), e percentual mássico de catalisador (0,5 a 2,0%), onde as condições favoráveis obteve-se com razão molar (O:A) 1:9, 32 °C, 1% catalisador KOH/MeOH e 4 h para o óleo de oiticica verde sem epicarpo da 2ª colheita de 2017 (OSV2). Os melhores resultados físico-químicos alcançados das sínteses do biodiesel mostraram: 0,34 mg KOH/g (índice de acidez), 922,6 kg/m3 (densidade) e 8,647 mm2 /s (viscosidade cinemática). A conversão dos ésteres foi determinada por análise de termogravimetria (TG/DTG) e por TGA-FTIR (análise de termogravimetria acoplada com espectrofotometria de infravermelho) comprovou-se pelos espectros a presença apenas dos ésteres para o B100. Em condições otimizadas, obteve-se o grau de pureza máximo de 96,1%, em 4h15min, com 1,27% (m/v) do catalisador KOH/MeOH a 32 °C. A estabilidade oxidativa do B100 foi de 0,43 h, indicando um tempo curto para manter em estocagem devido a suscetibilidade a oxidação do biodiesel. As blendas formuladas (B10 a B50) apresentaram índice de acidez acima do limite apenas para a B50. Para a densidade e viscosidade cinemática, todos os resultados se mostraram dentro do especificado pela ANP. O ponto de fulgor para o B100 (183 °C) e B10 (58 °C) se mostrou bem superior ao limite especificado, o que demostra o potencial energético desses biocombustíveis. Conclui-se, que as condições reacionais estudadas se mostraram viáveis para a produção do biodiesel de oiticica puro. Todavia, é indicada a mistura a outros biodieseis em razão da viscosidade e o uso de antioxidantes, a fim de melhorar a estabilidade termooxidativa do biodiesel de oiticica.
Hidroesterificação de óleos de frituras em etanol supercrítico para produção de biodiesel
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-03-09) Medeiros, Marconi Ferreira de; Oliveira, Humberto Neves Maia de; http://lattes.cnpq.br/7302633941782540; http://lattes.cnpq.br/7828154276807553; Moriyama, André Luís Lopes; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de
O uso de óleos de frituras apresenta características importantes para qualquer proposta que busque viabilidade econômica e seja ecologicamente favorável ao meio-ambiente para a produção de biodiesel. Economicamente, os óleos residuais são baratos por se tratarem de matérias-primas de baixa qualidade se comparados aos óleos comercializados atualmente no Brasil. Quanto ao aspecto ambiental, os óleos residuais decorrentes das atividades industriais ou domésticas descartados de forma incorreta no solo e nas fontes de águas apresentam problemas como a contaminação de grandes volumes de água potável e a obstrução de dutos (tubulações) de redes de esgotos das cidades. Estes problemas ocasionam grandes impactos econômicos nos tratamentos e recuperações destas fontes de água, na limpeza, substituição e desobstrução destes equipamentos de saneamento público. Diante destas constatações, foi proposto o desenvolvimento de uma rota reacional que pudesse utilizar matérias-primas de baixa qualidade como os óleos residuais de frituras. Reações de hidroesterificação contendo óleos de frituras, água em condição subcrítica e etanol supercrítico foram conduzidos em reator tubular de fluxo contínuo sob condições de temperaturas de 250, 290 e 310 ºC, tempos de residência de 15, 30 e 45 min e pressãode100bar. O meio reacional apresentou composição de óleo/etanol com razões molares de1/10e1/30 e percentuais mássicas de água de 10 e 30%. As condições reacionais com tempo residência de 45 minutos, razão molar de óleo/etanol de 1/30, percentual de água de10%,pressão de 100 bar e temperaturas de 310 °C e 330 °C, produziram as maiores taxas de conversão (rendimentos) da reação de hidroesterificação de 71,89%e 90,40%respectivamente.
Interesterificação supercrítica do óleo de gergelim (Sesamum indicum L.) com acetato de metila e ácido acético
(2019-05-28) Silva, Paulo César Messias da; Oliveira, Humberto Neves Maia de; Oliveira, Humberto Neves Maia de; ; ; ; Souza, Domingos Fabiano de Santana; ; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de;
O biodiesel tem se estabelecido como uma promissora fonte de energia renovável e substituta do diesel de petróleo devido ao seu alto poder energético, por ser biodegradável e por realizar uma “queima limpa”. A interesterificação com o acetato de metila é uma técnica que tem a vantagem de produzir, além dos ésteres metílicos (biodiesel), a triacetina (produto de grande valor de mercado). A tecnologia supercrítica possibilita a produção de biodiesel sem a presença de catalisadores, eliminando a necessidade de processos posteriores de purificação. O gergelim (Sesamum indicum L.) é uma das mais antigas oleaginosas conhecidas pela humanidade. Devido ao alto teor de óleo em suas sementes, o gergelim tem se tornado uma possibilidade para a produção de biodiesel. Dessa forma, este trabalho investigou a produção do biodiesel através da reação de interesterificação do óleo de gergelim com acetato de metila em condições supercríticas. Foi utilizado um reator tubular contínuo sob condições de temperatura e pressão de 325-375 °C e 15-20 MPa, respectivamente, em tempo de residência entre 15-55 min, com uma razão molar óleo/acetato de 1:40. A análise de Pareto mostrou que a temperatura foi o parâmetro mais significativo para o rendimento. Foi obtido o rendimento máximo em ésteres metílicos de 31,91% à 375 °C, 20 MPa em 15 min. Além disso, pôde-se perceber que a adição de 20% (em relação à massa de óleo) de uma solução de ácido acético a uma concentração de 26% em massa, proporcionou um aumento no rendimento sob condição de temperatura mais branda: 49,81% à 325 ºC e 15 MPa em 55 min. Com a análise de Pareto para esse caso, constatou-se que o tempo de residência foi um parâmetro significativo, porém, o efeito combinado entre a temperatura e o tempo de residência foi o mais relevante para o rendimento em ésteres.
Produção de biodiesel a partir do óleo extraído da borra do café pela rota supercrítica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-09-10) Silva, Edyjancleide Rodrigues da; Oliveira, Humberto Neves Maia de; Guimarães, Kelvin Gama; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de
Com o passar do tempo os agrupamentos humanos têm se tornado cada vez mais dependentes dos recursos energéticos. Associado a isso, a ameaça de esgotamento das fontes de combustíveis fósseis e os conflitos envolvendo o uso do petróleo completam o cenário ideal para a investigação de maneiras alternativas de se produzir energia. Na esfera nacional destaca-se a produção do biodiesel, biocombustível comumente acrescido ao diesel de petróleo que pode vir a ser produzido, dentre outras matérias-primas, a partir de materiais destinados ao descarte. Sabe-se que o bom desempenho de um combustível está diretamente relacionado com a qualidade dos insumos utilizados. Nesta perspectiva, este trabalho objetivou extrair o óleo da borra do café utilizando hexano como solvente em um extrator de óleos e gorduras, caracterizá-lo através dos ensaios de cromatografia gasosa, densidade, acidez, índice de saponificação, cinzas e umidade, além de submetê-lo à conversão em biodiesel utilizando etanol supercrítico em um reator tubular contínuo nas temperaturas de 240, 260, 280 e 320°C para verificar, por fim, quais os melhores rendimentos obtidos. O óleo apresentou características físico-químicas promissoras para este fim e um rendimento de 56,21% em ésteres foi alcançado na temperatura de 320°C.
Produção de biodiesel em reator de fluxo contínuo a partir do óleo de algodão em condições supercríticas
(2017-09-01) Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de; Sousa, Elisa Maria Bittencourt Dutra de; Oliveira, Humberto Neves Maia de; http://lattes.cnpq.br/0263455300382979; Jesus, Anderson Alles de; https://orcid.org/0000-0002-4870-2883; http://lattes.cnpq.br/8705589070925511; Medeiros, Gilson Gomes de; http://lattes.cnpq.br/9423866978987831; Ferreira, Marcionila de Oliveira; http://lattes.cnpq.br/0362693118434408; Carvalho, Ricardo Henrique Rocha de; http://lattes.cnpq.br/3969865463170647
No contexto energético mundial, o biodiesel tem despontado como uma importante fonte de energia renovável, sobretudo devido à facilidade de produção do mesmo e à variedade de matéria-prima disponível mundialmente. Especificamente no Brasil, a indústria de biodiesel tem apresentado importante crescimento de produção, tendo em vista as leis federais que obrigam a mistura do B100 (biodiesel) ao diesel fóssil. Diante da importância desta indústria para o Brasil, este trabalho buscou avaliar o potencial do óleo de sementes de algodão para a produção de biodiesel a partir de três técnicas: transesterificação, utilizando etanol, interesterificação, usando acetato de metila, e interesterificação, com acetato de metila e adição de solução aquosa de ácido acético. As reações ocorreram em condições supercríticas, em reator tubular de fluxo contínuo com volume de 15 mL. O rendimento máximo obtido pela transesterificação foi de 75,05%, na pressão de 150 e 200 bar, 375 °C, razão molar óleo/etanol 1:40, e tempos espaciais 40 min (150 bar) e 30 min (200 bar). Já na rota utilizando acetato de metila, o maior rendimento foi de 99,51% (ésteres metílicos de ácidos graxos + triacetina), obtido em 35 min, razão mássica óleo/acetato de metila 1:3, pressão 200 bar e 350 °C, utilizando 20%, em massa, de solução aquosa de ácido acético com concentração de 26%. Foram observados elevados valores de decomposição do biodiesel, em ambas as rotas, devido às altas concentrações de triglicerídeos poliinsaturados no óleo e às severas condições do processo.
Produção de biodiesel por transesterificação supercrítica do óleo de gergelim em reator de fluxo contínuo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-11-04) Silva, Jonathan Nasper Bento da; Oliveira, Humberto Neves Maia de; http://lattes.cnpq.br/7302633941782540; http://lattes.cnpq.br/9449586760236296; Nascimento, André Ezequiel Gomes do; http://lattes.cnpq.br/7617753920843808; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de
Tendo em vista as condições ambientais no mundo atual, a demanda por fonte de energias renováveis tem aumentado cada vez mais devido à necessidade de reduzir a poluição gerada ao meio ambiente quando se utiliza os combustíveis fósseis. O biodiesel se destaca como uma destas novas fontes energéticas devido a sua grande variedade na matéria-prima que pode ser usada em sua produção e também pela sua biodegradabilidade. A semente do gergelim apresenta em sua composição um alto teor de óleo e seu cultivo é favorável em função do seu poder de adaptação a regiões de clima seco. Inicialmente utilizada na indústria alimentícia, a oleaginosa demonstra potencial como fonte natural na produção do biodiesel e este processo recebeu substancial incentivo por intermédio de benefícios fiscais na compra do biocombustível originado desta planta. A reação de transesterificação em condições supercríticas do óleo de gergelim surge como uma alternativa ao método mais comum de produção do biodiesel, a transesterificação catalítica, devido não haver a necessidade de se utilizar um catalisador na reação, acarretando uma simplificação e possível economia no processo. Este estudo utilizou óleo de gergelim e álcool etílico para produzir biodiesel em condições supercríticas. Foram determinadas as propriedades físico-químicas do óleo de gergelim, como: densidade, índice de acidez, teor de ácidos graxos, viscosidade e umidade. Nos ensaios foi utilizado um reator de fluxo contínuo de volume igual a 15 mL, a pressão do sistema foi mantida em 100 bar, variando a temperatura reacional na faixa de 310-390 °C, com tempo de residência de 15-45 min e a razão molar óleo:etanol de 1:30-1:50. A partir dos resultados obtidos na variação dos parâmetros operacionais foi realizada uma análise estatística a fim de verificar a influência no rendimento da reação. O melhor resultado obtido foi de 87,45%, na temperatura de 390 °C, tempo de residência de 45 min e razão molar óleo:etanol de 1:40. A análise estatística revelou uma maior influência da temperatura e do tempo de residência nos resultados.
Produção de bioquerosene e hidrocarbonetos renováveis por meio da pirólise do óleo de coco utilizando catalisadores H-Beta e SBA-15 impregnados com Ni
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-04-29) Medeiros, Aldo Miro de; Gondim, Amanda Duarte; https://orcid.org/0000-0001-6202-572X; http://lattes.cnpq.br/6738828245487480; http://lattes.cnpq.br/4294479971114996; Pereira, André Anderson Costa; Silva, Djalma Ribeiro da; http://lattes.cnpq.br/2791074318745945; Santos, Ênio Rafael de Medeiros; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de
No presente trabalho foi realizado o estudo do processo de pirólise do óleo de coco (Coco Nucifera), utilizando o catalisador Ni nos suportes SBA-15 e na zeólita H-Beta, para a produção de bioquerosene de aviação. Os catalisadores foram calcificados e caracterizados por Difratomeria de Raio-x (DRX), Espectroscopia na região do infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) e Microscopia Eletrônica de Varredura acoplada ao Espectrômetro de Energia Dispersiva (MEV/EDS). A SBA-15 foi obtida com ordenamento e simetria hexagonal, a ativação térmica da H-Beta não comprometeu sua estrutura e as impregnações com o metal resultaram nas porcentagens objetivadas e sua presença não alterou a morfologia e estrutura dos suportes. Os estudos térmico e cinético foram realizados utilizando a técnica de Análise Termogravimétrica (TGA/DTG). Além disso, utilizou-se Cromatografia Gasosa acoplada à Espectrometria de Massa (GC/MS) para analisar as amostras de bio-óleo. Com o objetivo de melhor compreender o comportamento deste processo, utilizou-se nos experimentos taxas de aquecimento de 5, 15 e 20 °C/min, no intervalo de temperatura entre 30 e 600 °C e 10% de catalisador. No geral, o aumento na taxa de aquecimento proporcionou o aumento da faixa de temperatura, da temperatura máxima e a diminuição da perda de massa. No estudo cinético, taxas de aquecimento mais baixas produziram maiores conversões e o modelo Kissinger-Akahira-Sunose (KAS) se adequou melhor ao processo. Foi verificado conversões superiores a 90%. O catalisador que apresentou maior atividade catalítica foi o H-Beta 5% Ni para todo o processo com energia de ativação (Ea) média de 318,06 kJ/mol para o modelo KAS. Também foi analisado a influência do metal níquel na reação utilizando como suportes catalíticos SBA-15 e H-Beta. As amostras foram caracterizadas por CG/MS. Na pirólise térmica sem Ni, conseguiu-se rendimentos de bio-óleo de 69,76%. Utilizando o catalisador H-Beta 5% Ni, atingiu-se 77,83% de bio-óleo e 1,80% de água, evidenciando que o Ni proporcionou uma certa desoxigenação do bio-óleo. Os catalisadores SBA-15 1% Ni, SBA-15 5% Ni, H-Beta 1% Ni e H-Beta 5% Ni produziram hidrocarbonetos na faixa do querosene C11-C16 em 73,73%, 73,17%, 78,08% e 2,77%, respectivamente. Concluindo-se que os 3 primeiros foram seletivos na faixa do querosene.
Transesterificação do óleo de gergelim em um processo batelada usando etanol supercrítico
(2019-03-25) Guimarães, Kelvin Gama; Oliveira, Humberto Neves Maia de; ; ; Moriyama, André Luis Lopes; ; Azevêdo, Saulo Henrique Gomes de;
Com o aumento dos problemas ambientais gerados pelo uso de combustíveis fósseis, cada vez mais são procuradas alternativas renováveis e menos prejudiciais ao meio ambiente, desse modo o biodiesel surge como uma opção biodegradável e originária de fontes naturais. No Brasil, o óleo de soja é o mais utilizado na produção do biodiesel, porém é necessária a busca por outras oleaginosas para diversificar a produção, assim o óleo de gergelim aparece como provável matéria-prima. O gergelim possui um alto teor de óleo em suas sementes e é adaptável a climas mais quentes e secos. A principal rota de produção do biodiesel é a transesterificação com catálise, no entanto, com a utilização do álcool em condições supercríticas, não é necessário o uso de catalisadores, tornando o método mais simples. Neste trabalho foi proposto o uso do óleo de gergelim como matéria-prima da reação de transesterificação com o álcool etílico em condições supercríticas. Os experimentos foram conduzidos em um reator do tipo batelada com um volume total de 300 mL variando a temperatura de 260-290 ℃, o tempo de reação de 7,5-30 minutos e a razão molar óleo:etanol de 1:36-1:48. As propriedades físico-químicas do óleo de gergelim também foram analisadas, sendo determinados os valores de índice de acidez, teor de ácidos graxos livres, viscosidade cinemática, densidade e umidade. Além disso, foi realizado o estudo estatístico dos dados experimentais indicando a influência das variáveis estudadas sobre o rendimento em ésteres etílicos. Ao final, a análise das propriedades do óleo demonstrou que o mesmo tem grande potencial para produção de biodiesel. O máximo rendimento encontrado em FAEE foi de 56,62 % na temperatura de 290 ℃, tempo de 30 minutos e razão molar óleo:etanol de 1:48, sendo observado que o aumento da temperatura resultou em maiores rendimentos sem causar efeitos de degradação térmica nos ésteres. O estudo estatístico mostrou que os efeitos da temperatura, do tempo e da interação entre a temperatura e razão molar foram significativos nos resultados.

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