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Teses de Doutorado Defendidas: 2012

Produção de Biodiesel mediante o processo de Hidroesterificação da Biomassa das Microalgas Scenedesmus dimorphus e Nannochloropsis oculata.

Autor: Ángel Almarales Arceo.
Orientadores: Donato Alexandre Gomes Aranda, Roberto T. Abdala Díaz.

Resumo

O processo de hidroesterificação para a produção de Biodiesel a partir de matérias-primas não convencionais, como a biomassa de microalgas, é aqui apresentado, uma vez que pode se tratar de alternativas sustentáveis, economicamente, ambientalmente e ecologicamente, para o derivado de petróleo (Diesel).

O Biodiesel estudado neste trabalho é um dos principais produtos obtidos a partir da hidroesterificação da biomassa de microalgas (Scenedesmus dimorphus e Nannochlropsis oculata). O Biodiesel foi obtido a partir da esterificação dos ácidos graxos de Scenedesmus dimorphus e Nannochlropsis oculata (produto de uma reação de hidrólise) com metanol.

Foram utilizados como catalisadores o óxido de nióbio em pó (Nb2O5, NP), óxido de nióbio suportado em alumina (Nb2O5/Al2O3, NS) e óxido de nióbio impregnado com ácido fosfórico (H3PO4/Nb2O5, NIF). Todos os materiais foram caracterizados através das seguintes técnicas: difratrometria de raios X, termogravimetria, volumetria de nitrogênio, quimissorção com amônia, espectroscopia IV, microscopia eletrônica de varredura.

As reações foram conduzidas em um reator autoclave (batelada) devidamente fechado, onde os reagentes foram misturados sob agitação constante, sendo 700rpm para hidrólise e 500rpm para esterificação.

Nas reações de hidrólise foram observados os efeitos da concentração de biomassa (5, 12.5 e 20%), da temperatura (250, 275 e 300°C) e da concentração de catalisador (0, 10 e 20%) sobre a conversão e a taxa inicial da reação.

Nas reações de esterificação foram observados os efeitos da razão molar metanol/ácido graxo (1.2; 2.1 e 3), da temperatura (150, 175 e 200°C) e da concentração de catalisador (0, 10 e 20%) sobre a conversão e a taxa inicial da reação.

Todos os dados foram observados segundo o planejamento experimental (fatorial 23 com 3 pontos centrais) traçado e analisado pelo programa Statistic 6.0. As concentrações de ésteres foram monitoradas, nos tempos 5, 10, 15, 20, 25, 30, 45 e 60 minutos, por medidas titulométricas de acidez. Os produtos gerados foram submetidos a análises por cromatografia gasosa.

As condições avaliadas como ótimas em termos de conversão (%) para as reações de hidrólise, para o NP (88.86%), para o NS (92.00%) e NIF (95.45%), foram observadas na concentração de biomassa 20%, conduzida a 300°C com 20% de catalisador e para as reações de esterificação dos ácidos graxos da microlaga Nannochloropsis oculata com NP (86.03%), com NS (93.55) e com NIF (95.43%), foram observadas a razão molar metanol/ácido graxo 3, conduzida a 200°C com 20% de catalisador.

O melhor desempenho catalítico foi obtido com o catalisador de óxido de nióbio impregnado em ácido fosfórico, sendo coerente com os resultados das análises de acidez, empregando quimissorção com amônia. A qualidade do biodiesel sintetizado foi avaliada de acordo aos padrões de qualidade geralmente usados como referência, o padrão americano (ASTM) e o padrão europeu (EN14214). Além dos requerimentos da ANP. A maioria dos parâmetros ficou dentro dos limites impostos pelas normas (ASTM) e (EN 14214).