Produção de Biodiesel: Pesquisa de síntese e Purificação. Prof. Dr. José Ribeiro dos Santos Junior UFPI / CRQ-PI

Transcrição

1 Produção de Biodiesel: Pesquisa de síntese e Purificação Prof. Dr. José Ribeiro dos Santos Junior UFPI / CRQ-PI

2 Introdução Produção de Biodiesel Reação de Transesterificação Processos contínuo e em batelada em meio alcalino em meio ácido na presença de catalisador com equipamentos auxiliares com adjuvantes na síntese

3 Síntese Dependências Do óleo, Oleaginosa, qualidade do óleo (acidez, teor de água, impurezas, se utilizado em frituras ou não); Do álcool Metanol, Etanol, teor de água e impurezas;

4 Do método de síntese Em meio alcalino; Em meio ácido; Por utilização de catalisadores (Enzimas, Metálicos e outros); Por outros métodos (Micro ondas )

5 O Processo de Produção sempre vai envolver um álcool e a matéria graxa. O Álcool Metílico ou Etílico; A Natureza da matéria graxa; Óleos soja, algodão, mamona e etc.. Óleos de fritura, Residuos da purificação de óleos, ácidos graxos

6 Independente do método de síntese Os requisitos de qualidades dos reagentes químicos; Deve ser feito o preparo do álcool e/ou da materia graxa; A exemplo a produção de biodiesel a partir de óleo utilizado (resíduo);

7 A obtenção de biodiesel de óleo utilizado (fritura e etc ) exige a etapa de purificação do óleo; Óleo de Fritura Óleo vegetal usado em frituras e descartado após o uso; A coleta e; Armazenamento;

8 O tratamento Inicial

9 Óleo de Fritura O Tratamento envolve: peneiração; lavagem com com solução alcalina de hidróxido de sódio; decantação; lavagem com água; decantação e Secagem.

10 Óleo de Fritura Secado a vácuo (a) e Filtrado (b), para produção do Biodiesel; (a) (b)

11 Óleo de Fritura Levado ao Reator onde recebe álcool e hidróxido de sódio; O Produto deve ser purificado Para se obter o biodiesel

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13 O biodiesel precisa ser purificado para ter qualidade estabelecida pela Resolução ANP n o 14 de Diversas ações são feitas para purificação Centrifugação, Lavagem seguida de centrifugação e secagem e filtração com auxiliares de filtração; sílica para remoção de água e impurezas.

14 Síntese de biodiesel com os óleos de soja, mamona, babaçu e de fritura usando etanol na presença de sílica (Dissertação de Mestrado em Química, Carlos Eduardo Nunes Departamento de Química UFPI)

15 Produção de biodiesel, usando etanol na presença de sílica e com um catalisador alcalino utilizando óleo de soja, fritura, mamona e babaçu. Diversas sílicas foram testadas; SiO 2 amorfo; Usada amplamente na purificação; Inodora e insípida; Elevado grau de pureza;

16 A sílica foi caracterizada por diversas técnicas físicoquímicas; Propriedades físico-químicas da sílica. PROPRIEDADE DA SÍLICA APARÊNCIA Pó branco e inodoro ESTRUTURA FÍSICA Amorfa % DE SiO2 99, min. Ph 4,5 TAMANHO DA PARTÍCULA (µm) 23 ÁREA SUPERFICIAL (BET) m2 /g 800 DENSIDADE (g/l) 500 Fonte: Grace Davison, 2011.

17 Microscopia eletrônica da sílica (a) seca e antes de ser utilizada no processo de produção de biodiesel, (b) após o uso e a recuperação. (a) (b)

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19 Síntese de biodiesel com os óleos na presença de sílica;

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21 Evolução da reação de óleo vegetal com Etanol na presença de sílica;

22 Evolução da reação de óleo vegetal com Etanol na presença de sílica; Início do processo de separação;

23 Evolução da reação de óleo vegetal com Etanol na presença de sílica; Separação muito rápida, após desligar a agitação

24 (a) Biodiesel de óleo de soja (a), óleo de babaçu (b), Síntese na presença de sílica. T=( o C) (b) babaçu

25 (a) Biodiesel de óleo de mamona (a), e fritura (b), Síntese na presença de sílica. T=( o C) (b) fritura

26 Análises do biodiesel de óleo de fritura+etanol. Síntese na presença de sílica. T=( o C).

27 Conclusões A síntese de biodiesel na presença de sílica: Pode ser utilizada para qualquer óleo; Permite uma rápida separação das fases, quando > 50 o C em alguns minutos (<10); Foi realizada com metanol ou etanol, obtendo-se biodiesel; Os produtos podem ser purificados, ficando dentro dos padrões, Resolução ANP.

28 Possíveis desvantagens A sílica pode permanecer no produto; A qualidade da sílica pode levar a um aumento da concentração de metais; O processo de recuperação da sílica, por envolver várias etapas de tratamento: Lavagem em meio ácido; aquecimento a temperaturas elevadas, com aumento do custo do processo;

29 O Processo de Produção de Biodiesel Direto da semente da oleaginosa A matéria prima é semente da oleaginosa; O processo envolve a preparação da semente para extração do óleo; Exige a utilização de um solvente para extração do óleo da massa; O processo de transesterificação pode ser realizado durante a extração;

30 A preparação para obtenção do óleo de várias oleaginosas envolvem, em geral, as seguintes etapas: secagem, trituração, cozimento e extração por espremedura e/ou extração por solvente; No processo proposto, a pesquisa envolve: secagem, trituração e extração do óleo por solvente.

31 As sementes foram secas em estufa e trituradas para formar uma massa; A massa foi moldada em cilindro de papel de filtro e levada ao extrator; No balão foi colocado o solvente, o álcool e o hidróxido; O sistema foi aquecido até ebulição da mistura, nessa etapa foi feita a extração do óleo e a reação de transesterificação;

32 Sementes de pinhão manso que foram secadas e trituradas para extração do óleo e obtenção do biodiesel.

33 Inicio do processo de extração e síntese do biodiesel de pinhão manso direto da semente. Sistema de extrator soxhlet.

34 Após a extração ocorre a síntese do biodiesel, o óleo extraído direto da semente triturada que está no pacote reage com álcool mudando a cor do sistema. A separação pode ser observado quando o sistema esfria.

35 (a) Biodiesel após a extração do óleo, (b) detalhe da separação de fases. (a) (b)

36 Separação das fases por decantação; Lavagem com água

37 O solvente pode ser recuperado; Etapa de filtração; Secagem do biodiesel que será analisado;

38 Conclusões A síntese do biodiesel direto do material oleaginoso é possível; O processo poderá ser muito mais barato; O biodiesel obtido pode ser padronizado pelos processos de purificação; O rendimento em biodiesel depende da extração;

39 Síntese de Biodiesel por eletrólise de álcool e óleo vegetal A matéria prima é o óleo que deve estar refinado; O álcool metílico com baixo teor de água e o processo envolve um sistema de recirculação; A célula pode ser de vidro ou teflon; Uma fonte de tensão controlada com alta amperagem;

40 O processo eletrolítico é realizado em uma célula de dois eletrodos de aço inoxidável; A tensão aplicada é controlada por uma fonte de corrente contínua; O processo envolve a formação do grupo metoxi; A reação não precisa de álcalis e nem de ácido somente a presença de metanol e óleo. O biodiesel obtido precisa de separação de fases e purificação.

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