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https://tede.unioeste.br/handle/tede/7577
Tipo do documento: | Dissertação |
Title: | Estudo da influência das condições de ativação térmica do CaO na reação de transesterificação do óleo de soja |
Other Titles: | Study of the influence of thermal activation conditions of CaO in the transesterification reaction of soya oil |
Autor: | Nascimento, Cleuciane Tillvitz do ![]() |
Primeiro orientador: | Borba, Carlos Eduardo |
Primeiro coorientador: | Ceriani, Roberta |
Primeiro membro da banca: | Silva, Edson Antônio da |
Segundo membro da banca: | Schneider, Ricardo |
Terceiro membro da banca: | Borba, Carlos Eduardo |
Resumo: | As alterações climáticas causadas pelo uso excessivo de combustíveis fósseis associado a breve escassez do petróleo têm provocado o aumento na busca por novas fontes renováveis. O biodiesel é um bio-combustível que vem sendo utilizado e estudado há décadas. O método mais comum de produção é a catálise homogênea, que tem apresentado desvantagens com relação ao custo e pureza de biodiesel, assim a catálise heterogênea tem despontado para saciar esses problemas. O óxido de cálcio (CaO) tem sido estudado como um catalisador heterogêneo promissor na produção de ésteres de ácidos graxos, porém, são necessários alguns tratamentos para que o CaO apresente boa atividade catalítica. Diante disto, este trabalho teve como objetivo estudar a influência da ativação térmica do CaO na produção de ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG) a partir da transesterificação do óleo de soja. Foi realizado o estudo do efeito da temperatura, tempo e taxa de ativação térmica do CaO comercial na reação de transesterificação do óleo de soja. Nas temperaturas estudadas (300, 500, 700 e 900ºC) foi observado que na temperatura de 500ºC se obteve o melhor rendimento (36%) em EMAG, empregando taxa e tempo de ativação de 10ºC/min e 5 horas, respectivamente. Para os tempos de ativação estudados (1, 3, 5 e 7 horas) observou-se um rendimento de 78% em EMAG para 1 hora de ativação, empregando temperatura e taxa de aquecimento de 500ºC e 10ºC/min, respectivamente. No estudo da taxa de ativação térmica foram empregadas as taxas de 1, 5, 10 e 15ºC/min, e observou-se a maior resposta em 5ºC/min, entretanto a variação no rendimento entre 1 e 5ºC/min foi muito pequena (84-87%), e a diferença para taxas de 15 – 1ºC/min foi de apenas 5% na produção de EMAG. Assim foi determinada a condição de 1ºC/min como melhor taxa de ativação, levando em consideração os erros sistemáticos nos experimentos. Reações de transesterificação empregando o CaO sem ativação (SA) também foram realizados. A razão molar óleo/metanol 6:1; 2% em massa de catalisador; Temperatura de 64ºC e tempo reacional de 5 horas foram empregadas para todas as reações de transesterificação. A caracterização dos catalisadores ativados e não ativados foi realizada por meio de análise termogravimétrica, fisissorção de nitrogênio, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (IV-TF) e difratometria de Raio-X (DRX). Análises de DRX e IV-TF para o CaO obtido na melhor condição de ativação térmica no intervalo estudado foram realizadas. Foi observada a contaminação dos catalisadores por CO2 e umidade do ar, porém análises de fisissorção, revelaram alto volume de poros para o CaO ativado a 500ºC, melhorando a sua atividade na reação de transesterificação, além disso, a ativação do CaO a 500ºC pode aumentar basicidade, aumentando a conversão em EMAG. Foi determinada a produção de EMAG (%) por cromatografia gasosa, e análises em infravermelho da fase éster foram realizadas para a amostra de EMAG obtida da reação com CaO ativado nas melhores condições e observou-se diferenças nítidas nos espectros de absorção em relação ao óleo de soja, revelando a da formação de EMAG. O estudo do efeito das condições de ativação térmica do CaO comercial na reação de do óleo de soja não existe. Os resultados encontrados auxiliaram na determinação do valor de variáveis influentes na capacidade catalítica desse catalisador. |
Abstract: | The climate changes caused by fossil fuels, associated with brief shortage of oil, have caused a increase search for new renewable sources. Biodiesel is a biofuel that has been used and studied for decades. The most usual method production is the homogeneous catalyst, which has presented disadvantages with respect to biodiesel cost and purity, then, the heterogeneous catalysis has appeared to solve this problems. Calcium oxide (CaO) has been studied as a promising heterogeneous catalyst in the fatty acid esters production, however, some treatments are needed for the CaO exhibit good catalytic activity. Therefore, this work had like a goal, the study of the influences of the thermal activation of CaO in the production of methyl esters of fatty acids (FAME) from soybean oil transesterification. Was performed the study the effects of temperature, time and activation rate of the commercial CaO in the transesterification reaction. At the temperatures studied (300, 500, 700, 900°C), was observed that for a temperature of 500ºC had the best yield (36%) of FAME, using rate and activation time 10°C/min and 5 hours, respectively. For the activation times studied (1, 3, 5 and 7 hours) was observed, a 78% yield of FAME for 1 hour of the activation, using a temperature and heating rate of 500°C and 10ºC/min, respectively. In the study of the activation rate, were used 1, 5, 10 and 15°C/min rates, and was observed that the better yield with 5ºC/min, however, the variation in yield between 1 and 5°C/ min was very low (84-87%) and the difference in rates of 15 - 1°C/min was only 5% in the FAME production . Thus, was determined the condition of 1ºC/min, as best activation rate, taking into account systematic errors in the experiments. Transesterification reactions using CaO without activation (SA) were also performed. The molar ratio of oil/methanol 6:1; 2% by weight catalyst; temperature 64°C and reaction time of 5 hours were use for all transesterification reactions. The characterization of activated and non-activated catalysts were performed by Thermogravimetric analysis (TGA), nitrogen physisorption, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray Diffraction (XRD). Analysis of XRD and FT-IR for CaO obtained in better thermal activation condition in the range studied, were performed. Contamination of catalysts for CO2 was observed and moisture, but physisorption analysis revealed high pore volume for CaO activated at 500°C, enhancing their activity in the transesterification reaction, moreover, the activation of CaO at 500°C can increase basicity, increasing the FAME conversion. Was determined the production of FAME (%) by gas chromatography and infrared analysis of the ester phase were carried out for the FAME sample obtained of the reaction with CaO activated under optimum conditions, and was observed marked differences in the absorption spectra in relation to the oil soybean, revealing the formation of FAME. The study of the effect of thermal activation conditions of commercial CaO in the transesterification of soybean oil don’t exists. The results helped determine the value of influential variables in the catalytic ability of the catalyst |
Keywords: | Catálise heterogênea Óxido de cálcio Ativação térmica Ésteres metílicos de ácidos graxos Heterogeneous catalysis Calcium oxide Thermal activation Thermal activation; Fatty acids methyl esters |
CNPq areas: | ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Publisher: | Universidade Estadual do Oeste do Paraná |
Sigla da instituição: | UNIOESTE |
Departamento: | Centro de Engenharias e Ciências Exatas |
Program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
Campun: | Toledo |
Citation: | NASCIMENTO, Cleuciane Tillvitz do. Estudo da influência das condições de ativação térmica do CaO na reação de transesterificação do óleo de soja. 2015.152 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, 2015. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
Endereço da licença: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
URI: | https://tede.unioeste.br/handle/tede/7577 |
Issue Date: | 25-Feb-2015 |
Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Química (TOL) |
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