PRODUÇÃO NÃO CATALITÍCA DE ETIL ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS DO ÓLEO DE SOJA

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Luiz Gustavo Rosa Paranhos
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1 PRODUÇÃO NÃO CATALITÍCA DE ETIL ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS DO ÓLEO DE SOJA Camila da Silva; Fernanda C. Corazza; Karina Fiametti; Marcos L. Corazza; José Vladimir de Oliveira. Departamento de Engenharia de Alimentos, URI Campus de Erechim Laboratório de Termodinâmica Aplicada

2 ESCOPO Contexto geral e Justificativa Objetivo Materiais e Métodos Resultados e Discussões Conclusões

3 Contexto Geral Combustíveis derivados de petróleo Fonte alternativa de energia Modificação de óleos e gorduras - Produção de ésteres. Ésteres derivados de óleos vegetais têm grande potencial como alternativa, substituto ou aditivo ao diesel de petróleo.

4 Biodiesel Conceito: ésteres de ácidos graxos derivados de triglicérideos. CH 2 O C O R 1 CH CH 2 O O C C O R 2 O + 3C 2 H 5 OH CH 2 CH CH 2 + OH OH OH R 1 CO 2 C 2 H 5 + R 2 CO 2 C 2 H 5 + R 3 CO 2 C 2 H 5 R 3 Triglicerídeo Etanol Glicerol Mistura de Ésteres Etílicos

5 Características do Biodiesel Propriedades físico-químicas semelhantes ao diesel de petróleo; Combustível biodegradável; Obtido de fontes renováveis; emissão de matéria particulada; gases poluentes causadores do efeito estufa.

6 Método Alternativo para Produção de Biodiesel Método não catalítico tico Álcool em condições sub e supercríticas

7 Características do Método solubilidade entre as fases; tempo de reação; conversões; Separação facilitada dos produtos e do solvente; Não há custo com catalisador; Sem restrições em relação a teor de água e ácidos graxos; temperatura e pressão.

8 Configuração de Reator Configuração Batelada tempo de processamento (total); custo de operação; Dificuldades no controle de qualidade do produto. Modo contínuo em reator tubular Ideal para processos industriais Controle de Qualidade; Operação em elevada temperatura e pressão; Bons rendimentos de processo.

9 OBJETIVO Produção de ésteres de ácidos graxos (biodiesel) por rota etílica utilizando óleo de soja como substrato, em modo contínuo sem utilização de catalisador.

10 Materiais Reações Óleo de soja comercial (marca Soya); Álcool etílico (Merck, 99,9% pureza). Análises cromatográficas Padrões comerciais de etil palmitato, etil linoleato, etil linolenato, etil oleato, etil estearato, metil palmitato (Sigma-Aldrich); n-heptano (Merck, 99,9% pureza).

11 Aparato e procedimento experimental Figura 1. (MR) Mistura reacional, (AG) agitador mecânico, (BI) bomba isocrática, V1 (válvula de alimentação), (AD) Sistema de aquisição de dados, (RT) reator tubular, (T1 e T2) indicadores de temperatura, (SR) sistema de resfriamento, (V2) válvula de controle de pressão e amostragem.

12 Unidade Experimental Laboratório de Termodinâmica Aplicada URI (Campus Erechim)

13 Planejamento Experimental Estudo das variáveis de processo Temperatura: ºC; Razão molar (óleo:etoh): 1:10 1:100; Vazão de alimentação: 0,8 5 ml/min; Pressão: bar.

14 RESULTADOS

15 1)Efeito da Temperatura Conversão [%] ºC 245ºC 275ºC 300ºC 325ºC 350ºC 375ºC Tempo [min] Figura 2. Efeito da temperatura de reação sobre a conversão em ésteres etílicos em pressão de 200 bar e razão molar (óleo de soja:etanol) 1:20.

16 2)Efeito da Razão molar Conversão [%] :10 1:20 1:40 1:60 1: Tempo [min] Figura 3. Efeito da razão molar (óleo de soja:etanol) sobre a conversão em ésteres etílicos em pressão de 200 bar e temperatura de 350ºC.

17 Kusdiana e Saka (2001)* Minami e Saka (2006) Bunyakiat et al. (2006) Razão molar (óleo:álcool) Temperatura (ºC) Pressão (bar) Conversão (%) Tempo (min) 1: : : He et al. (2007) 1: Este trabalho** 1: * Configuração batelada ** Reação em etanol supercrítico

18 3)Efeito da Pressão Conversão [%] bar 100 bar 200 bar Tempo [min] Figura 4. Efeito da pressão sobre a conversão em ésteres etílicos na temperatura de 350ºC e razão molar (óleo de soja:etanol) de 1:40.

19 Conclusões A conversão da reação aumenta significativamente em condições acima do ponto crítico do etanol. Em temperaturas acima de 350ºC, observou-se decréscimo da conversão em maiores tempos de residência. A razão molar (óleo:etanol) apresenta efeito positivo na conversão da reação na faixa de 1:10 a 1:40. Acima de 1:40 o equilíbrio da reação não é afetado pelo acréscimo desta relação.

20 Conclusões Bons resultados foram obtidos em pressões amenas de operação (70 e 100 bar), tornando estas pressões atrativas do ponto de vista tecnológico. Os melhores resultados obtidos para o sistema proposto, dentro da faixa de estudo das variáveis foram: 350ºC, 200 bar, razão molar (óleo:etanol) 1:40, obtendo conversões na ordem de 80% em aproximadamente 15 minutos de reação.

21 Laboratório de Termodinâmica Aplicada Vista parcial do Laboratório Glicerólise Enzimática de Óleos Vegetais à Baixa pressão.

22 Laboratório de Termodinâmica Aplicada Medida de Equilíbrio de Fases à Baixa pressão. Medida de Equilíbrio de Fases à Alta pressão.

Enzimática em reator batelada Enzimática

23 Laboratório de Termodinâmica Aplicada Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática em reator batelada Produção de Biodiesel por Catálise Enzimática em reator tubular

24 Agradecimentos URI (Campus Erechim); Intecnial S. A.; CNPq; Petrobrás.

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