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