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???metadata.dc.type???: Tese
Title: Nova proposta experimental de síntese do biodiesel: avaliação da adição invertida dos reagentes na metanólise alcalina do óleo de soja a 25,0 °C
Other Titles: New experimental proposal for biodiesel synthesis: evaluation of the inverted addition of reagents in alkaline methanolysis of soybean oil at 25.0 °C
???metadata.dc.creator???: Mendonça, Andreza Duarte Memelli 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Rocha Junior, José Geraldo
First advisor-co: Castro, Rosane Nora
???metadata.dc.contributor.referee1???: Rocha Junior, Jose Geraldo
???metadata.dc.contributor.referee2???: Silveira, Eva Lúcia Cardoso
???metadata.dc.contributor.referee3???: Caland, Lilia Basilio de
???metadata.dc.contributor.referee4???: Siqueira, Príscila Marques de
???metadata.dc.contributor.referee5???: Caldas, Luiz Fernando Silva
???metadata.dc.description.resumo???: O possível esgotamento dos combustíveis fósseis, o aumento do acúmulo de CO2, e a crescente demanda energética têm despertado o interesse por fontes alternativas de energia verde. Neste sentido, o biodiesel, um biocombustível oriundo de fontes renováveis, tem sido empregado como alternativa para substituir o diesel de petróleo. Pesquisas envolvendo a sua síntese estão em constante avanço com o intuito de otimizar cada vez mais as variáveis do processo. A maior parte dos estudos emprega uma metodologia convencional de síntese onde a mistura dos reagentes é feita com a adição direta da solução catalisador/álcool sobre o óleo, sob agitação constante e aquecimento. Este trabalho buscou investigar e otimizar uma proposta alternativa, inédita, de síntese do biodiesel metílico, na qual se realiza a adição gradual do óleo de soja sobre a solução catalisador/metanol (procedimento invertido), alterando a sequência e a velocidade de adição dos reagentes em relação à metodologia convencional. Os experimentos foram promovidos a 25,0 °C para um menor consumo energético. O estudo foi conduzido empregando um planejamento fatorial com 4 fatores e 2 níveis (2 4 ) visando a avaliação das seguintes condições reacionais: tipo de catalisador (NaOH e NaOCH3); tempo de reação (40 e 60 minutos); velocidade de agitação (400 e 600 rpm); e tempo de adição do óleo na mistura catalisador/metanol em relação ao tempo de reação (tempo relativo percentual, tR) (60 e 80%). Após o planejamento, foram realizados estudos para alcançar maiores conversões a partir da avaliação do efeito da velocidade de agitação (200, 300, 400, 500 e 600 rpm), do tR (20, 40, 60 e 80%) e da síntese em duas etapas sucessivas de transesterificação, adicionalmente, foi feita a comparação entre os procedimentos de síntese convencional e proposto. O planejamento indicou que o tR e o tempo de reação foram os principais fatores de influência na conversão para o sistema estudado. Foram obtidas conversões em torno de 86% aplicando tR de 60%, por 60 minutos e 400 rpm com os dois catalisadores utilizados (NaOH e NaOCH3). O estudo pós-planejamento demonstrou que a estratégia da adição lenta do óleo sobre a solução catalisador/álcool alcançou maiores médias de conversão em temperatura ambiente e baixas velocidades de agitação (até 300 rpm) em comparação com o método convencional. A melhor condição empregada foi realizando a síntese do biodiesel em duas etapas de transesterificação de 60 minutos, tR de 20%, velocidade de agitação de 300 rpm e NaOH como catalisador, resultando em uma conversão de 96,6%. Foi obtida uma alta conversão dos triglicerídeos empregando o procedimento experimental proposto em condições mais brandas e de menor consumo energético quando comparada com as sínteses convencionais sob aquecimento. Este resultado torna o novo procedimento experimental atrativo para aplicação industrial, tendo em vista que serão necessárias modificações mínimas no processo fabril que podem, inclusive, ser compensadas a longo prazo pela menor demanda energética. As análises realizadas de índice de acidez, massa específica, viscosidade cinemática e teor de éster apontaram a qualidade do biodiesel resultante dentro dos padrões estabelecidos na legislação brasileira.
Abstract: The possible depletion of fossil fuels, the increase accumulation of CO2, and the growing energy demand have aroused interest in alternative sources of green energy. In this sense, biodiesel, a biofuel from renewable sources, has been used as an alternative to replace petroleum diesel. Research involving its synthesis is constantly advancing with the aim of optimizing more and more the process variables. Most of the studies employ a conventional synthesis methodology where the reactants are mixed with the direct addition of the catalyst/alcohol solution over the oil, under constant stirring and heating. This work sought to investigate and optimize an alternative, unprecedented proposal for the synthesis of methyl biodiesel, in which the gradual addition of soybean oil is carried out over the catalyst/methanol solution (inverted procedure), changing the sequence and speed of addition of the reagents. compared to the conventional methodology. The experiments were promoted at 25.0 °C for a lower energy consumption. The study was conducted using a factorial design with 4 factors and 2 levels (24 ) aiming at the evaluation of the following reaction conditions: type of catalyst (NaOH and NaOCH3); reaction time (40 and 60 minutes); stirring speed (400 and 600 rpm); and oil addition time in the catalyst/methanol mixture in relation to reaction time (percentage relative time, tR) (60 and 80%). After planning, studies were carried out to achieve greater conversions based on the evaluation of the effect of stirring speed (200, 300, 400, 500 and 600 rpm), tR (20, 40, 60 and 80%) and synthesis in two successive steps of transesterification, additionally, a comparison was made between the conventional and proposed synthesis procedures. The planning indicated that the tR and the time of synthesis were the main factors of influence in the conversion for the studied system. Conversions around 86% were obtained by applying tR of 60% for 60 minutes and 400 rpm with the two catalysts used (NaOH and NaOCH3). The post-planning study demonstrated that the strategy of slow addition of oil over the catalyst/alcohol solution achieved higher conversion averages at room temperature and low stirring speeds (up to 300 rpm) compared to the conventional method. The best condition used was performing the biodiesel synthesis in two transesterification steps of 60 minutes, tR of 20%, stirring speed of 300 rpm and NaOH as catalyst, resulting in a conversion of 96.6%. A high conversion of triglycerides was obtained using the proposed experimental procedure under milder conditions and with lower energy consumption when compared to conventional syntheses under heating. This result makes the new experimental procedure attractive for industrial application, considering that minimal changes in the manufacturing process will be necessary, which can even be compensated in the long term by the lower energy demand. The analysis of acidity index, specific mass, kinematic viscosity and ester content indicated the quality of the resulting biodiesel within the standards established by Brazilian legislation.
Keywords: Óleo de soja
Procedimento invertido
Biodiesel metílico
Soybean oil
Inverted procedure
Methyl biodiesel
???metadata.dc.subject.cnpq???: Química
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Química
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Química
Citation: MENDONÇA, Andreza Duarte Memelli. Nova proposta experimental de síntese do biodiesel: avaliação da adição invertida dos reagentes na metanólise alcalina do óleo de soja a 25,0 °C. 2022. 99 f. Tese (Doutorado em Química) - Instituto de Química, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2022.
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/6744
Issue Date: 23-May-2022
Appears in Collections:Doutorado em Química

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