| dc.contributor | Reis, Miria Hespanhol Miranda | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4773556J4 | |
| dc.contributor | Cardoso, Vicelma Luiz | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787074J7 | |
| dc.contributor | Kamimura, Eliana Setsuko | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4723412J9 | |
| dc.contributor | Pires, Ricardo Francisco | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4230803J8 | |
| dc.contributor | Santos, Líbia Diniz | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4774604P3 | |
| dc.contributor | Coutinho Filho, Ubirajara | |
| dc.contributor | http://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4797915J2 | |
| dc.creator | Martins, Maria Inês | |
| dc.date | 2016-06-22T18:41:27Z | |
| dc.date | 2015-12-30 | |
| dc.date | 2016-06-22T18:41:27Z | |
| dc.date | 2015-04-29 | |
| dc.date.accessioned | 2023-09-28T20:44:18Z | |
| dc.date.available | 2023-09-28T20:44:18Z | |
| dc.identifier | MARTINS, Maria Inês. Produção de biodiesel empregando catalisadores livres e suportados
em matriz polimérica. 2015. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2015. Disponível em: https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.65. | |
| dc.identifier | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15089 | |
| dc.identifier | https://doi.org/10.14393/ufu.te.2015.65 | |
| dc.identifier.uri | https://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9057329 | |
| dc.description | Due to social and environmental issues, considerable attention has been given to the
production of biodiesel in substitution or addition of petroleum diesel. Biodiesel a
mixture of fatty acids methyl esters is a renewable fuel obtained from a
transesterification of vegetable oils and animal fats, in which alkaline hydroxides are
used as catalyst. This process presents two main disadvantages: the catalyst cannot be
reutilized or regenerated and there is a high quantity of residual water being produced
during the separation fases. In this way, the production of biodiesel by means of
heterogeneous catalytic transesterification becomes an interesting alternative in order to
minimize the problems associated with homogeneous catalytic. In this respect, this
study evaluates the production process of biodiesel by means of soybean oil
methanolysis utilizing free and supported solid alkaline catalysts in a polymeric matrix.
Initially, three distinct mixed oxides (Hidrotalcita de Mg/Al; CaO-CeO2 e CaZrO3) have
been synthesized. These oxides were also supported in polysulphone (PS) and polyvinyl
alcohol (PVA). The catalysts samples were physically and chemically characterized by
different technics. These samples were then evaluated for their catalytic performance in
the transesterification reaction, for pre-established conditions. It has been found that the
CaZrO3 free and supported in PVA showed the best performance, attaining conversions
greater than 90% in all conditions investigated. Thus, these two catalysts were selected
for further experiments. It has been analyzed the influence of the operational conditions
(methanol/oil molar ratio, temperature, amount of catalyst and time reaction) in the
conversion of soybean oil into fatty acids methyl esters (% FAME). These conditions
were optimized applying artificial neural network methodology in order to obtain the
highest %FAME. Furthermore, it has been studied the behavior of different
configurations of reactors (magnetic agitation, ultrasonic agitation with and without
recirculation), the biodiesel synthesis in a spiral catalytic membrane and the stability of
CaZrO3 free and supported in PVA. It is worth mentioning that under the studied
conditions all variables presented significant influence in the %FAME. It is possible to
conclude that under optimal conditions conversion above 96% FAME can be obtained
for both catalysts under mild conditions of temperature and pressure (64°C and at
atmospheric pressure). It was also found that the transesterification reaction under
magnetic agitation resulted in higher mass transfer coefficients, either for the free
catalyst or the supported one. This magnetic agitation prove to be more efficient then
the ultrasonic agitation. The fact that the use of CaZrO3 in its free form has given the
possibility of eight consecutive batch reaction cycles, which shows a high reuse
capacity, without lixiviation, demonstrates its capability to be used successfully in
continuous processes of biodiesel production. In conclusion, the use of a spiral catalytic
membrane as a reactor presented satisfactory results (92,7 %FAME and 24 h reaction
time) and thus confirming its viability to be used in the industrial production of
biodiesel. | |
| dc.description | Doutor em Engenharia Química | |
| dc.description | Devido a questões sócio-ambientais, considerada atenção tem sido dada à produção de
biodiesel em substituição ou adição ao diesel de petróleo. O biodiesel, mistura de
ésteres de ácidos graxos, é um combustível renovável, obtido principalmente a partir da
transesterificação catalítica homogênea de óleos vegetais e gordura animal,
empregando-se hidróxidos alcalinos como catalisadores. Este processo apresenta como
principais desvantagens o fato de o catalisador não poder ser reutilizado ou regenerado e
a produção de grande quantidade de água residual durante as etapas de separação. Desta
forma, a produção de biodiesel por meio de transesterificação catalítica heterogenea se
torna uma alternativa interessante para minimizar os problemas associados com a
catálise homogênea. Neste contexto, este estudo avalia o processo de produção de
biodiesel por meio da metanólise de óleo de soja usando-se catalisadores sólidos
alcalinos, livres e suportados em matriz polimérica. Inicialmente, foram sintetizados três
óxidos mistos distintos (Hidrotalcita de Mg/Al; CaO-CeO2 e CaZrO3). Estes óxidos
foram também suportados em polissulfona (PS) e polivinil álcool (PVA). As amostras
de catalisadores foram caracterizadas físico-quimicamente por diferentes técnicas e
avaliadas quanto ao desempenho catalítico na reação de transesterificação em condições
pré-estabelecidas, sendo que o uso dos catalisadores CaZrO3 livre e suportado em PVA
levaram a obtenção de conversões do óleo de soja em biodiesel maiores que 90% nas
condições estudadas. Assim, estes dois catalisadores foram selecionados e utilizados
nos ensaios posteriores. Foi, então, verificada a influência das condições operacionais
(razão molar metanol/óleo, temperatura, quantidade de catalisador e tempo de reação)
na conversão em monoésteres de ácidos graxos (% FAME). Estas condições foram
também otimizadas para a obtenção dea máxima %FAME, usando-se redes neuronais
artificiais (RNA s) e o método heurístico de colônia de formigas (ACO). Posteriormente
avaliou-se o comportamento da reação de transesterificação em configurações distintas
de reatores (agitação magnética, agitação ultrassônica com e sem recirculação), a síntese
de biodiesel em reator de membrana catalítica espiral e a estabilidade dos catalisadores
CaZrO3 livre e suportado em PVA. Dentre os resultados obtidos pode se destacar que
nas condições estudadas, todas as variáveis apresentaram efeitos significativos na
%FAME. A partir das condições reacionais ótimas foram alcançadas conversões acima
de 96 %FAME em condições amenas de temperatura e pressão (64°C e pressão
atmosférica) para ambos os catalisadores. A condução da reação de transesterificação
em reator com agitação magnética resultou em maiores coeficientes de transferência de
massa tanto para o catalisador livre, como para o suportado, proporcionando uma
agitação mais eficiente quando comparada a agitação ultrassônica. Devido a sua não
lixiviação e alta capacidade de reuso em processo batelada, suportando um ciclo de 08
reações consecutivas, o uso de CaZrO3 em processos contínuos de produção de
biodiesel pode ser promissor. Finalizando, a proposta inovadora de um reator com
membrana catalítica espiral levou a resultados satisfatórios (92,7 %FAME em 24 h de
reação), apresentando-se como uma configuração de reator viável para a produção de
biodiesel em escala industrial. | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.format | application/pdf | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal de Uberlândia | |
| dc.publisher | BR | |
| dc.publisher | Programa de Pós-graduação em Engenharia Química | |
| dc.publisher | Engenharias | |
| dc.publisher | UFU | |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.subject | Transesterificação catalítica heterogênea | |
| dc.subject | Catalisadores sólidos alcalinos | |
| dc.subject | Zirconato de cálcio | |
| dc.subject | Membrana catalítica | |
| dc.subject | Catalisadores | |
| dc.subject | Transesterificação | |
| dc.subject | Biodiesel | |
| dc.subject | Heterogeneous transesterification reaction | |
| dc.subject | Solid alkaline catalyst | |
| dc.subject | Calcium zirconate | |
| dc.subject | Catalytic membrane | |
| dc.subject | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | |
| dc.title | Produção de biodiesel empregando catalisadores livres e suportados
em matriz polimérica | |
| dc.type | Tese | |
