Evaluation of Alkaline ionic liquids for catalysis of biodiesel from cooking oil

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Lima, Ana Carolina Coelho
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/22880
Resumo: Mestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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spelling Evaluation of Alkaline ionic liquids for catalysis of biodiesel from cooking oilBiodiesel productionTransesterificationIonic liquidsImidazoliumCholine hydroxideDomínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia QuímicaMestrado de dupla diplomação com a UTFPR - Universidade Tecnológica Federal do ParanáBiodiesel production is performed in the industry by alkaline transesterification of oils with a low amount of free fatty acids. Aiming to minimize its production costs, low quality, or waste oils have been investigated as an alternative source of triacylglycerols. In order to reduce the disposal of conventional catalysts used industrially, ionic liquids (ILs) have been studied to be applied as catalysts in transesterification, since they can be recovered and reused in next reaction cycles. The main objective of this work was to investigate the application of alkaline type ionic liquids in the catalysis of transesterification reactions of mixtures of triacylglycerols. In the present work, the ionic liquid bis-(3-methyl-1-imidazole)-ethylene dihydroxide (IMC2OH) synthesis was carried out. The use of the IL choline hydroxide (ChOH) as a catalyst was evaluated in the production of biodiesel through a kinetic modelling study under the specific conditions of 2 wt.% catalyst dosage, 1:10 oil/methanol molar ratio, for the periods of 0, 10, 20, 30, 45, 60, 120, 240, 360, and 480 minutes at 65 ℃. A possible way to recover this IL from liquid-liquid extraction with water/butanol and water/ethyl acetate has been evaluated. Due to some challenges occurred in IMC2OH synthesis, the conversion obtained in the second step of synthesis was lower than expected. Transesterification with choline hydroxide presented 85.21% of conversion in FAME content in 30 minutes of reaction, and the results of the kinetic study which was carried out demonstrated that the second-order model was the best fit for the reaction with a rate constant (k) estimated as 0.2930 L.mol-1.min-1. From the recovery of the IL, it was possible to conclude that although there was some separation of it from the glycerol by the extraction with butanol and water, an amount of ChOH remained in glycerol phase. In conclusion, ChOH revealed an excellent capacity for fast transesterification. Thus, based on a more detailed study of the optimal reaction parameters for ChOH and subsequent application of the recovered amount of this ionic liquid in new reaction cycles, there is a strong indication that its reuse as a catalyst is technically feasible for the conversion of triacylglycerols, which enables its possible industrial application.A produção de biodiesel é realizada industrialmente por transesterificação alcalina de óleos com baixa quantidade de ácidos gordos livres. Com o intuito de minimizar os custos de produção, óleos de baixa qualidade, ou usados, têm sido investigados como alternativa de fonte de triglicerídeos. Para reduzir o descarte de catalisadores convencionais usados industrialmente, líquidos iónicos (LIs) são estudados para serem aplicados como catalisadores na transesterificação, uma vez que podem ser recuperados e reutilizados nos próximos ciclos de reação. O principal objetivo deste trabalho foi o estudo da aplicação de líquidos iónicos alcalinos na catálise de reações de transesterificação de misturas de triacilgliceróis. Neste estudo, o líquido iónico dihidróxido de bis-(3-metil-1-imidazol)-etileno (IMC2OH) foi sintetizado. O uso do LI hidróxido de colina como catalisador (ChOH) foi avaliado na produção de biodiesel por meio de um estudo de modelagem cinética sob condições específicas de 2% em massa de catalisador, razão molar 1:10 óleo/metanol, para os períodos de 0, 10 , 20, 30, 45, 60, 120, 240, 360 e 480 minutos a 65 ℃. Uma possível maneira de recuperar esse LI por meio de extração líquido-líquido com água/butanol e água/acetato de etila foi avaliada. Alguns obstáculos ocorreram na síntese do IMC2OH, sendo a razão pela qual a conversão obtida na segunda etapa da síntese foi menor que o esperado. A transesterificação com hidróxido de colina apresentou uma conversão de 85.21% em conteúdo FAME em apenas 30 minutos de reação. A partir do estudo cinético realizado o melhor ajuste obtido foi para uma reação de segunda ordem e a taxa de reação (k) foi estimada em 0.2930 L.mol-1.min-1. Pela recuperação do LI, foi possível concluir que, embora tenha ocorrido alguma separação do glicerol por extração com butanol e água, uma quantidade de ChOH permaneceu na fase de glicerol. Em conclusão, o ChOH revelou uma alta velocidade de reação nas condições operacionais aplicadas. Assim, com base em um estudo mais detalhado dos parâmetros de reação ótimos para o ChOH e na subsequente aplicação da quantidade recuperada desse líquido iónico em novos ciclos de reação, há uma forte indicação de que sua reutilização como catalisador é tecnicamente viável para a conversão de triglicerídeos, o que possibilitaria sua aplicação industrial.Queiroz, AnaRibeiro, António E.Brito, PauloGomes, Maria Carolina SergiBiblioteca Digital do IPBLima, Ana Carolina Coelho2020-11-18T10:42:56Z202020182020-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10198/22880TID:202538893enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-11-21T10:51:13Zoai:bibliotecadigital.ipb.pt:10198/22880Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T23:13:59.772645Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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