Publicação
Biodiesel production by oleic acid methanolysis over waste biomass hydrochar catalysts
| Resumo: | Abordar as alterações climáticas requer uma transição dos combustíveis fósseis para fontes de energia renováveis. O biodiesel apresenta-se como uma alternativa promissora ao gasóleo convencional. Para aumentar a sustentabilidade do biodiesel, é crucial utilizar óleos de fritura usados como matéria-prima. A transesterificação ácida oferece um método mais eficiente para o processamento desses óleos em comparação com a catálise básica. Embora os catalisadores ácidos homogéneos, como o ácido sulfúrico, sejam comumente utilizados, a sua natureza corrosiva e os riscos de segurança associados destacam a necessidade de substitutos. Em resposta, surgiram catalisadores ácidos heterogéneos como substitutos viáveis. Este estudo explora a esterificação do ácido oleico com metanol, utilizando catalisadores à base de hidrocarvão derivados de biomassa. Os hidrocarvões foram sintetizados a partir de amido de milho, frutose, sacarose, casca de laranja e casca de banana, através de carbonização com sulfonação simultânea a 150°C sob pressão atmosférica. O processo de carbonização, com a duração de 5 horas, foi realizado utilizando diferentes quantidades de ácido sulfúrico (relação de massa de biomassa entre 1:1 e 3:1) para aumentar a área de superfície e melhorar a grafitização e estabilidade. Os catalisadores preparados, frescos e pós-reação, foram extensivamente caracterizados utilizando difração de raios-X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho (ATR-FTIR), análise termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrónica de Varrimento (MEV), e a composição química foi analisada através de espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS). O desempenho dos catalisadores foi avaliado durante a esterificação do ácido oleico. Os catalisadores de hidrocarvão comportaram-se de forma diferente, dependendo da sua biomassa de origem, das proporções de sulfonação e das condições de reação. O catalisador à base de amido de milho alcançou um rendimento notável de 76,4% de MO com uma relação molar de sulfonação de 1:5. Por outro lado, o catalisador derivado de sacarose apresentou o maior rendimento de MO, com 90,1% numa relação molar de 1:1, embora o rendimento tenha diminuído ligeiramente à medida que a proporção de sulfonação aumentava. Curiosamente, o hidrocarvão derivado de casca de banana mostrou um rendimento ótimo de MO de 53,1% com uma relação de sulfonação de 3:1, diminuindo com a hidrólise; para o hidrocarvão de casca de laranja, o maior rendimento foi de 87,8%, demonstrando um comportamento distinto influenciado pela sua estrutura e pelo processo de sulfonação, quase não alterando os resultados do hidrocarvão derivado de sacarose. O efeito do teor de ácido oleico e de água foi avaliado, confirmando os seus efeitos prejudiciais. Este trabalho de tese foca-se na esterificação do ácido oleico com metanol, utilizando vários catalisadores de hidrocarvão derivados de resíduos agrícolas e alimentares. O principal objetivo foi otimizar as condições de reação para alcançar altos rendimentos de oleato de metilo, promovendo simultaneamente uma produção de biodiesel sustentável e económica. O desenho experimental empregou uma relação molar de 12:1 de metanol para ácido oleico, com uma temperatura de reação consistente de 67°C para o refluxo total de metanol, garantindo o ambiente de reação adequado. |
|---|---|
| Autores principais: | Salvador, Érica Alexandra André |
| Assunto: | Hidrocarvão Esterificação Oleato de metilo Biodiesel Catalisadores Hydrochar Esterification Methyl oleate Catalysts |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso embargado |
| Instituição associada: | Universidade Politécnica de Setúbal |
| Idioma: | português |
| Origem: | Universidade Politécnica de Setúbal |
| Resumo: | Abordar as alterações climáticas requer uma transição dos combustíveis fósseis para fontes de energia renováveis. O biodiesel apresenta-se como uma alternativa promissora ao gasóleo convencional. Para aumentar a sustentabilidade do biodiesel, é crucial utilizar óleos de fritura usados como matéria-prima. A transesterificação ácida oferece um método mais eficiente para o processamento desses óleos em comparação com a catálise básica. Embora os catalisadores ácidos homogéneos, como o ácido sulfúrico, sejam comumente utilizados, a sua natureza corrosiva e os riscos de segurança associados destacam a necessidade de substitutos. Em resposta, surgiram catalisadores ácidos heterogéneos como substitutos viáveis. Este estudo explora a esterificação do ácido oleico com metanol, utilizando catalisadores à base de hidrocarvão derivados de biomassa. Os hidrocarvões foram sintetizados a partir de amido de milho, frutose, sacarose, casca de laranja e casca de banana, através de carbonização com sulfonação simultânea a 150°C sob pressão atmosférica. O processo de carbonização, com a duração de 5 horas, foi realizado utilizando diferentes quantidades de ácido sulfúrico (relação de massa de biomassa entre 1:1 e 3:1) para aumentar a área de superfície e melhorar a grafitização e estabilidade. Os catalisadores preparados, frescos e pós-reação, foram extensivamente caracterizados utilizando difração de raios-X (DRX), Espectroscopia de Infravermelho (ATR-FTIR), análise termogravimétrica (TGA), Microscopia Eletrónica de Varrimento (MEV), e a composição química foi analisada através de espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS). O desempenho dos catalisadores foi avaliado durante a esterificação do ácido oleico. Os catalisadores de hidrocarvão comportaram-se de forma diferente, dependendo da sua biomassa de origem, das proporções de sulfonação e das condições de reação. O catalisador à base de amido de milho alcançou um rendimento notável de 76,4% de MO com uma relação molar de sulfonação de 1:5. Por outro lado, o catalisador derivado de sacarose apresentou o maior rendimento de MO, com 90,1% numa relação molar de 1:1, embora o rendimento tenha diminuído ligeiramente à medida que a proporção de sulfonação aumentava. Curiosamente, o hidrocarvão derivado de casca de banana mostrou um rendimento ótimo de MO de 53,1% com uma relação de sulfonação de 3:1, diminuindo com a hidrólise; para o hidrocarvão de casca de laranja, o maior rendimento foi de 87,8%, demonstrando um comportamento distinto influenciado pela sua estrutura e pelo processo de sulfonação, quase não alterando os resultados do hidrocarvão derivado de sacarose. O efeito do teor de ácido oleico e de água foi avaliado, confirmando os seus efeitos prejudiciais. Este trabalho de tese foca-se na esterificação do ácido oleico com metanol, utilizando vários catalisadores de hidrocarvão derivados de resíduos agrícolas e alimentares. O principal objetivo foi otimizar as condições de reação para alcançar altos rendimentos de oleato de metilo, promovendo simultaneamente uma produção de biodiesel sustentável e económica. O desenho experimental empregou uma relação molar de 12:1 de metanol para ácido oleico, com uma temperatura de reação consistente de 67°C para o refluxo total de metanol, garantindo o ambiente de reação adequado. |
|---|
Atividades financiadas
Não foram encontrados projetos financiados.