Esta é uma versão desatualizada publicada em 2020-12-04. Leia a versão mais recente.

Aplicação do óxido de cálcio como catalisador heterogêneo para a transesterificação etílica de óleo de soja residual de fritura

Autores

DOI:

https://doi.org/10.5902/2236117062678

Palavras-chave:

Biodiesel, Residual oil, Calcium oxide

Resumo

O biodiesel pode ser obtido através da reação de transesterificação de um álcool de cadeia curta com um triacilglicerol, que pode ser obtido a partir de óleos vegetais ou gorduras animais na presença de um catalisador. A utilização de etanol como reagente justifica-se porque este tem sua produção consolidada no Brasil. Dentre os catalisadores heterogêneos, o CaO mostra potencial nas reações de transesterificação, pois apresenta baixo custo, pode ser reutilizado e não é corrosivo. A reciclagem do óleo de fritura para a produção de biodiesel representa uma alternativa de destinação de um resíduo e não compete com o mercado alimentício. O óleo residual e o CaO passaram por pré-tratamento antes das reações de transesterificação. Foi aplicado um delineamento experimental Box-Behnken de 3 fatores: temperatura, razão molar etanol:óleo e tempo de reação. As reações foram conduzidas em um reator batelada, em que foram adicionados óleo, etanol e catalisador. As amostras foram filtradas à vácuo e conduzidas a um evaporador rotativo, para remoção do etanol excedente. A mistura resultante foi centrifugada e posteriormente retirada uma amostra da fase sobrenadante. O rendimento foi determinado a partir de um balanço de massa, baseado nas concentrações de acilgliceróis, que foram determiadas através de uma metodologia em HPLC-UV. Um modelo de regressão linear de segunda ordem foi construído e validado através de testes estatísticos com nível de significância de 5%. Os parâmetros operacionais otimizados são razão molar etanol:óleo 15:1, 81,2 ºC e 6 h de reação. A partir dos resultados obtidos infere-se que é viável a utilização do óleo residual de fritura como matéria-prima, etanol como reagente e CaO como catalisador para a produção de biodiesel.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Djonathan Luiz Giordani Lenz, Federal University of Fronteira Sul, Cerro Largo, RS

Mestre em Ambiente e Tecnologias Sustentáveis

Pedro Vinnicius Caitano Guimarães, Federal University of Fronteira Sul, Cerro Largo, RS

Graduado em Engenharia Ambiental

Liziara da Costa Cabrera, Federal University of Fronteira Sul, Cerro Largo, RS

Doutora em Química

Jonas Simon Dugatto, Federal University of Fronteira Sul, Cerro Largo, RS

Mestre em Ciência e Tecnologia dos Alimentos

Bruno München Wenzel, Federal University of Fronteira Sul, Cerro Largo, RS

Doutor em Engenharia Química

Referências

ANDRADE, D. F.; MAZZEI, J. L.; D’AVILA, L. A. Separation of acylglycerols from biodiesel by high performance liquid chromatography and solid-phase extraction. Revista Virtual de Química, v. 3, p. 452-466, http://dx.doi.org/10.5935/1984-6835.20110050, 2011.

ANP, Ministério de Minas e Energia. Biodiesel. 2016 Aug 16 [cited 2020 May 12]. Available from: <http://www.anp.gov.br/biocombustiveis/biodiesel>.

BOEY, P. L.; MANIAM, G. P.; HAMID, S. A. Performance of calcium oxide as a heterogeneous catalyst in biodiesel. Chemical Engineering Journal, v. 168, p. 15-22, https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.01.009, 2011.

BOX, G. E. P.; BEHNKEN, D. W. A class of second order rotatable designs derivable from those of first order. Annals of Mathematical Statistics, v. 31, p. 838-864, https://doi.org/10.1214/aoms/1177705661, 1960.

CHEN, Y. C.; LIN, D. Y; CHEN, B. H. Transesterification of acid soybean oil for biodiesel production using lithium metasilicate catalyst prepared from diatomite. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers, v. 79, p. 31-36, https://doi.org/10.1016/j.jtice.2017.05.001, 2017.

CHEUNG, K. L.; POLIDORI, A.; NTZIACHRISTOS, L.; TZAMKIOZIS, T.; SAMARAS, Z.; CASSEE, F. R.; GERLOFS, M.; SIOUTAS, C. Chemical characteristics and oxidative potential of particulate matter emissions from gasoline, diesel, and biodiesel cars. Environmental Science and Technology, v. 43, p. 6334-6340, https://doi.org/10.1021/es900819t, 2009.

CHRISTOFF, P. Produção de biodiesel a partir do óleo residual de fritura comercial. Estudo de caso: Guaratuba, Litoral Paranaense [dissertaton]. Curitiba: LACTEC, p. 82, <http://sistemas.institutoslactec.org.br/mestrado/dissertacoes/arquivos/paulochristoff.pdf>, 2006.

COLOMBO, K. Produção de biodiesel por transesterificação com catálise heterogênea utilizando CaO como catalisador [dissertation]. Blumenau: Centro de Ciências Tecnológicas/FURB, p. 179, <https://bu.furb.br/consulta/novaConsulta/recuperaMfnCompleto.php?menu=esconde&CdMFN=352882>, 2013.

DI NICOLA, G.; PACETTI, M.; POLONARA, F.; SANTORI, G.; STRYJEK R. Development and optimization of a method for analyzing biodiesel mixtures with non-aqueous reversed phase liquid chromatography. Journal of Chromatography A, v. 1190, p. 120-126, https://doi.org/10.1016/j.chroma.2008.02.085, 2008.

DIB, F. H. Produção de biodiesel a partir de óleo residual reciclado e realização de testes comparativos com outros tipos de biodiesel e proporções de mistura em um moto-gerador [dissertation]. Ilha Solteira: Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira/UNESP, p. 144, <https://repositorio.unesp.br/handle/11449/88869>, 2010.

GUIMARÃES, J. R. P. de F. Toxicologia das emissões veiculares de diesel : um problema de saúde ocupacional e pública. Revista de Estudos Ambientais, v. 6, p. 82-94, 2004.

HAJÉK, M.; SKOPAL, F.; ČAPEK, L.; ČERNOCH, M.; KUTÁLEK, P. Ethanolysis of rapeseed oil by KOH as homogeneous and as heterogeneous catalyst supported on alumina and CaO. Energy, v. 48, p. 392-397, https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.06.052, 2012.

HANH, H. D.; DONG, N. T.; OKITSU, K.; MAEDA, Y.; NISHIMURA, R. Effects of molar ratio, catalyst concentration and temperature on transesterification of triolein with ethanol under ultrasonic iradiation. Journal of the Japan Petroleum Institute, v. 50, p. 195-199, https://doi.org/10.1627/jpi.50.195, 2007.

HOLČAPEK, M.; JANDERA, P.; FISCHER, J.; PROKEŠ, B. Analytical monitoring of the production of biodiesel by high-performance liquid chromatography with various detection methods. Journal of Chromatography A, v. 858, p. 13-31, https://doi.org/10.1016/S0021-9673(99)00790-6, 1999.

JAMIL, F.; AL-HAJ, L.; AL-MUHTASEB, A. H.; AL-HINAI, M. A.; BAAWAIN, M.; RASHID, U.; AHMAD, M. N. M. Current scenario of catalysts for biodiesel production: A critical review. Reviews in Chemical Engineering, v. 34, p. 267-297, https://doi.org/10.1515/revce-2016-0026, 2018.

JOSHI, S.; GOGATE, P. R.; MOREIRA JR, P. F.; GIUDICI, R. Intensification of Biodiesel production from soybean oil and waste cooking oil in the presence of heterogeneous catalyst using high speed homogenizer. Ultrasonics Sonochemistry, v. 39, p. 645-653, https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.05.029, 2017.

KIRUBAKARAN, M.; SELVAN, V. A. M. A comprehensive review of low cost biodiesel production from waste chicken fat. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 82, p. 390-401, https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.09.039, 2018.

LATCHUBUGATA, C. S.; KONDAPANENI, R. V.; PATLURI, K. K.; VIRENDRA, U.; VEDANTAM, S. Kinetics and optimization studies using Response Surface Methodology in biodiesel production using heterogeneous catalyst. Chemical Engineering Research and Design, v. 135, p. 129-39, https://doi.org/10.1016/j.cherd.2018.05.022, 2018.

LIMA, A. L.; LIMA, A. P.; PORTELA, F. M.; SANTOS, D. Q.; NETO, W. B.; HERNÁNDEZ-TERRONES, M. G.; FABRIS, J. D. Parâmetros da reação de transesterificação etílica com óleo de milho para produção de biodiesel. Eclética Química, v. 35, p. 101-106, http://dx.doi.org/10.1590/S0100-46702010000400013, 2010.

LÔBO, I. P.; FERREIRA S. L. C.; DA CRUZ, R. S. Biodiesel: Parâmetros de qualidade e métodos analíticos. Química Nova, v. 32, p. 1596-1608, http://dx.doi.org/10.1590/S0100-40422009000600044, 2009.

MOFIJUR, M.; MASJUKI, H. H.; KALAM, M. A.; ATABANI, A.E.; SHAHABUDDIN, M.; PALASH, S. M.; HAZRAT, M. A. Effect of biodiesel from various feedstocks on combustion characteristics, engine durability and materials compatibility: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 28, p. 441-455, https://doi.org/10.1016/j.rser.2013.07.051, 2013.

MONTGOMERY, D. C. Design and analysis of experiments. 8th ed. Tempe: John Wiley & Sons; 2012.

MORAIS, F. R.; LOPES, C. S.; LIMA NETO, E. G.; RAMOS, A. L. D.; DA SILVA, G. F. Influência da Temperatura e da Razão Molar na Produção Contínua de Biodiesel. Scientia Plena, v. 9, p. 104-202, 2013.

PIKER, A.; TABAH, B.; PERKAS, N.; GEDANKEN, A. A green and low-cost room temperature biodiesel production method from waste oil using egg shells as catalyst. Fuel, v. 182, p.34-41, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.05.078, 2016.

ROOSTA, A.; SABZPOONSHAN, I. Modeling the effects of cosolvents on biodiesel production. Fuel, v. 186, p. 779-786, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2016.09.037, 2016.

SOLTANI, S.; RASHID, U.; AL-RESAYES, S. I.; NEHDI, I. A. Recent progress in synthesis and surface functionalization of mesoporous acidic heterogeneous catalysts for esterification of free fatty acid feedstocks: A review. Energy Conversion and Management, v. 141, p. 183-205, https://doi.org/10.1016/j.enconman.2016.07.042, 2017.

SOUZA, S. P.; NOGUEIRA, L. A. H.; MARTINEZ, J.; CORTEZ, L. A. B. Sugarcane can afford a cleaner energy profile in Latin America & Caribbean. Renewable Energy, v. 121, p. 164-172, https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.01.024, 2018.

TALHA, N. S.; SULAIMAN, S. Overview of Catalysts in Biodiesel Production. ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences, v. 11, p. 439-448, <http://www.arpnjournals.com/>, 2016.

WANG, W. G.; LYONS, D. W.; CLARK, N. N.; GAURAM, M.; NORTON, P. M. Emissions from nine heavy trucks fueled by diesel and biodiesel blend without engine modification. Environmental Science and Technology, v. 34, p. 933-939, https://doi.org/10.1021/es981329b, 2000.

YU, L.; GE, Y.; TAN, J.; HE, C.; WANG, X.; LIU, H.; ZHAO, W.; GUO, J.; FU, G.; FENG, X.; WANG, X. Experimental investigation of the impact of biodiesel on the combustion and emission characteristics of a heavy duty diesel engine at various altitudes. Fuel, v. 115, p. 220-226, https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.06.056, 2014

Publicado

2020-12-04

Versões

Como Citar

Lenz, D. L. G., Guimarães, P. V. C., Cabrera, L. da C., Dugatto, J. S., & Wenzel, B. M. (2020). Aplicação do óxido de cálcio como catalisador heterogêneo para a transesterificação etílica de óleo de soja residual de fritura. Revista Eletrônica Em Gestão, Educação E Tecnologia Ambiental, 24, e12. https://doi.org/10.5902/2236117062678