Modelagem cinética da produção de biodiesel em estado supercrítico com catalisador heterogêneo
Resumo
O objetivo principal deste estudo foi desenvolver um modelo cinético para o sistema supercrítico com catálise heterogênea da reação de produção de biodiesel utilizando acetato de metila. As reações utilizando como matéria-prima glicerídica o óleo de soja e o óleo de macaúba tiveram modelos reacionais propostos e parâmetros cinéticos estimados. Foi desenvolvido um método de preparo de amostra e de análise através de Cromatografia Gasosa para quantificar os componentes reacionais de ambos sistemas. Um algoritmo para simulação dos modelos e otimização global dos parâmetros cinéticos foi implementado através do software MatLab®, utilizando estratégia híbrida de busca para otimização, sendo utilizado o método estocático Particle Swarm Optimization (PSO) e um método heurístico para refinamento do melhor conjunto encontrado. Para resolução do sistema de EDO’s, utilizou-se a rotina ode15s. No primeiro artigo apresentado neste trabalho, as constantes cinéticas de Arrhenius, energia de ativação (EA) e fator pré-exponencial (k0), foram ajustadas para o modelo reacional proposto à reação de óleo de soja com acetato de metila catalisado por óxido misto de Ca-Mg-Al. Como resultados, abordaram-se a influência dos estágios pré-crítico e supercrítico total nas taxas reacionais, a relação de degradação de triacetina e triglicerídeos com o aumento de temperatura e a importância do catalisador a fim de diminuir as condições energéticas e minimizar as reações indesejadas de degradação. No segundo artigo apresentado neste trabalho, EA e k0 para cada reação proposta à reação de óleo de macaúba com acetato de metila catalisado por γ-alumina foram estimados. Como resultados, abordaram-se a contribuição das reações de esterificação dos ácidos graxos livres e da interesterificação dos acilgliceróis para a produção de ésteres metílicos e a existência de reações paralelas entre ácido acético e os acetatos de glicerinas. Através da validação estatística, foi possível comprovar que os modelos propostos e os parâmetros estimados oferecem um bom ajuste para os dados cinéticos obtidos.
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