dc.creator | Nunes, Ana Luiza Barrachini | |
dc.date.accessioned | 2023-09-29T17:33:04Z | |
dc.date.available | 2023-09-29T17:33:04Z | |
dc.date.issued | 2023-08-29 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30284 | |
dc.description.abstract | The continued growth in biodiesel production has encouraged the exploration of new
approaches. One of these approaches is the interesterification route, using dimethyl carbonate
(DMC) as a reagent, which can be obtained by environmentally friendly methods. The
soybean production chain is well established and degummed soybean oil (DSO), a partially
refined raw material, has a lower cost than the refined oil, being a good alternative to reduce
the biodiesel production cost. This study investigated the continuous process using
pressurized conditions for the reaction between DMC and DSO, aiming at the production of
fatty acid methyl esters (FAME). The reaction system was analyzed with and without a
heterogeneous catalyst, specifically the mixed oxide derived from hydrotalcite in a molar ratio
of Mg:Al close to 3:1. The influence of non-catalytic process variables was studied, including
reaction temperature (258 to 342 °C), mass ratio DMC:DSO (0.48:1 to 5.52:1) and pressure
(6.6 to 23.4 MPa), at different residence times, on the yield of fatty acid methyl esters from
the reaction. The temperature presented a more notable influence than the other variables, and
the optimization of the response surface equation indicates that it would be possible to obtain
a FAME yield of 90.5% at 325 °C, 17 MPa, 3 gDMC/gDSO in the residence time of 10 min. The
study of the kinetic profiles confirmed the distinct importance of temperature in the process,
and the increase in the free fatty acid content in the raw material, through the addition of oleic
acid to DSO, allowed an increase in the FAME yield in the non-catalytic process. Mg:Al
hydrotalcite in the molar ratio 3:1, the mixed oxide derived from it and the rehydrated
hydrotalcite were synthesized and characterized. The mixed oxide had the highest specific
area and was also what enabled the highest yield of esters in the supercritical reaction of
DMC and DSO. The process demonstrated stability from the third residence time onwards,
and from that time on, small levels of leached Mg were quantified. The most suitable
temperature for the catalytic process was 275 °C, the particle size smaller than 1.7 mm and
the mass of 5 g of catalyst in the bed. The thermal decomposition of the products was
influenced by the increase in temperature and in residence time. The condition with the
highest yield for the uncatalyzed process was 325 °C, 1.5 gDMC/gDSO, 20 MPa and residence
time of 10 min. For the catalyzed process, the condition was 5 g of Mg:Al mixed oxide in a
molar ratio close to 3:1, with particle size between 1.4-1.7 mm, at 275 °C, 3.0 gDMC/gDSO ,
15 MPa, in the residence time of 20 min. In both, esters yield was close to 90%, and the
combination of catalyst with supercritical conditions allowed expressive FAME yields, with a
reduction in process temperature and thermal decomposition, even with a slight increase in
residence time. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | por |
dc.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Interesterificação | por |
dc.subject | Decomposição térmica | por |
dc.subject | Catálise heterogênea | por |
dc.subject | Processo supercrítico | por |
dc.subject | Interesterification | eng |
dc.subject | Thermal decomposition | eng |
dc.subject | Heterogeneous catalysis | eng |
dc.subject | Supercritical process | eng |
dc.title | Produção contínua de ésteres metílicos de ácidos graxos a partir do óleo de soja degomado com carbonato de dimetila em condições pressurizadas | por |
dc.title.alternative | Continuous production of fatty acid methyl esters from degummed soybean oil with dimethyl carbonate under pressurized conditions | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | O crescimento contínuo na produção de biodiesel tem incentivado a exploração de novas
abordagens. Uma dessas abordagens é a rota da interesterificação, utilizando o carbonato de
dimetila (CDM) como reagente, o qual pode ser obtido por métodos ambientalmente
amigáveis. A cadeia produtiva da soja é bem estabelecida e o óleo de soja degomado (OSD),
matéria prima parcialmente refinada, apresenta menor custo que o óleo refinado, sendo uma
boa alternativa para a redução do custo de produção de biodiesel. Este estudo averiguou o
processo contínuo utilizando condições pressurizadas para a reação entre CDM e o OSD,
visando à produção de ésteres metílicos de ácidos graxos (EMAG). O sistema reacional foi
analisado com e sem o uso de catalisador heterogêneo, especificamente o óxido misto
derivado de hidrotalcita em razão molar de Mg:Al próxima a 3:1. Foi estudada a influência
das variáveis de processo não-catalítico, incluindo temperatura de reação (258 a 342 °C),
razão mássica CDM:OSD (0,48:1 a 5,52:1) e pressão (6,6 a 23,4 MPa), em diversos tempos
de residência, sobre o rendimento de ésteres metílicos de ácidos graxos da reação. A
temperatura apresentou influência mais marcante que as demais variáveis, e a otimização da
equação da superfície de resposta aponta que seria possível a obtenção de um rendimento de
90,5% de EMAG a 325 °C, 17 MPa, 3 gCDM/gOSD no tempo de residência de 10 min. O estudo
dos perfis cinéticos confirmou a distinta importância da temperatura no processo; e o aumento
do teor de ácidos graxos livres na matéria prima, mediante adição de ácido oleico ao OSD,
permitiu aumento do rendimento de EMAG obtido sem catalisador. Hidrotalcita de Mg:Al na
razão molar 3:1, o óxido misto derivado dela e a hidrotalcita reidratada foram sintetizados e
caracterizados. O óxido misto apresentou maior área específica e também foi o que
possibilitou maior rendimento de ésteres na reação supercrítica de CDM e OSD. O processo
demonstrou estabilidade a partir do terceiro tempo de residência, e a partir desse tempo, teores
pequenos de Mg lixiviado foram quantificados. A temperatura mais adequada para o processo
catalítico foi de 275°C, o tamanho de partículas inferior a 1,7 mm e a massa de 5 g de
catalisador no leito. A decomposição térmica dos produtos foi influenciada pelo aumento da
temperatura e do tempo de residência. A condição com maior rendimento para o processo não
catalisado foi de 325 °C, 1,5gCDM/gOSD, 20 MPa e tempo de residência de 10 min. Para o
processo catalisado, a condição foi de 5 g de óxido misto de Mg:Al em razão molar próxima a
3:1, com tamanho de partículas entre 1,4-1,7 mm, a 275 °C, 3,0 gCDM/gOSD, 15 MPa, no tempo
de residência de 20 min. Em ambas o rendimento de ésteres foi próximo a 90%, e a
combinação de catalisador com as condições supercríticas possibilitou rendimentos
expressivos de EMAG com uma redução na temperatura do processo e na decomposição
térmica, mesmo com um ligeiro aumento no tempo de residência. | por |
dc.contributor.advisor1 | Castilhos, Fernanda de | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4590978604104577 | por |
dc.contributor.referee1 | Collazzo, Gabriela Carvalho | |
dc.contributor.referee2 | Wancura, João Henrique Cabral | |
dc.contributor.referee3 | Visioli, Luiz Jardel | |
dc.contributor.referee4 | Lopez, Oscar William Perez | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/9700750036560486 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Química | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |