Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Vânia Filipa Monteiro da
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/7150
Resumo: Ao longo de décadas, as questões afectas à saúde e ambiente não fizeram parte da nossa consciência. E, com um estilo de vida cada vez mais consumista, tem-se observado um aumento significativo da produção de diversos bens e, consequentemente do seus resíduos. O café é um deles. E os resíduos de café são gerados em grandes quantidades,quer no seu estado puro, quer em invólucros metálicos, de papel ou combinações plástico/metal, quando resultantes de doses individuais. Deste modo, no âmbito da promoção de valores ecológicos e do cumprimento da legislação ambiental, cada vez mais exigente, medidas de intervenção para a gestão de resíduos de café têm sido estudadas, enquadrando-as com a realidade e com a viabilidade da sua aplicação. com base no estudo da viabilidade de produção de biocombustíveis a partir da matéria orgânica residual proveniente de diferentes cápsulas de café, que este trabalho visa contribuir para a resolução deste problema. Assim, após recuperação dos constituintes das cápsulas de café (invólucros metálicos e a borra de café), foi efectuada a extracção do óleo extraído e da borra de café (antes e após extracção). Numa fase seguinte, avaliou-se a potencialidade da utilização do óleo na produção do biodiesel, e da borra de café, na produção de bioetanol. Por fim, foi avaliada a composição metálica dos invólucros, tendo em vista a sua valorização. Para efectuar a caracterização da borra de café, foram avaliados diversos parâmetros de entre os quais se pode destacar, a razão carbono: azoto (C/N = 5) e o seu poder calorífico (PCS, entre 4619,2 e 4941 kcal/kg), o teor de celulose (13,5 - 14,8%) e o teor de lenhina total (33,6 e 32,5%). Relativamente ao óleo da borra de café, a sua extracção foi testada usando diversos solventes (hexano, etanol, isopropanol, octano, heptano, mistura de hexano e isopropanol nas proporções 5:5; 6:4; 7:3; 8:2 (v/v), respectivamente). Dos 31 ensaios efectuados, a mistura de hexano e isopropanol, nas proporções de 5:5; foi aquela que permitiu obter os melhores resultados (21,54%) de óleo em 3h de tempo de contacto).
id RCAP_28cfec510c30fe520ce89c6e4a7fda09
oai_identifier_str oai:recipp.ipp.pt:10400.22/7150
network_acronym_str RCAP
network_name_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository_id_str 7160
spelling Valorização de Cápsulas de Café e Produção de BiocombustíveisBiodieselBioetanolBorra de caféExtracçãoFermentaçãoHidróliseÓleoBioethanolBiodieselCoffee groundsExtractionFermentationHydrolysisOilAo longo de décadas, as questões afectas à saúde e ambiente não fizeram parte da nossa consciência. E, com um estilo de vida cada vez mais consumista, tem-se observado um aumento significativo da produção de diversos bens e, consequentemente do seus resíduos. O café é um deles. E os resíduos de café são gerados em grandes quantidades,quer no seu estado puro, quer em invólucros metálicos, de papel ou combinações plástico/metal, quando resultantes de doses individuais. Deste modo, no âmbito da promoção de valores ecológicos e do cumprimento da legislação ambiental, cada vez mais exigente, medidas de intervenção para a gestão de resíduos de café têm sido estudadas, enquadrando-as com a realidade e com a viabilidade da sua aplicação. com base no estudo da viabilidade de produção de biocombustíveis a partir da matéria orgânica residual proveniente de diferentes cápsulas de café, que este trabalho visa contribuir para a resolução deste problema. Assim, após recuperação dos constituintes das cápsulas de café (invólucros metálicos e a borra de café), foi efectuada a extracção do óleo extraído e da borra de café (antes e após extracção). Numa fase seguinte, avaliou-se a potencialidade da utilização do óleo na produção do biodiesel, e da borra de café, na produção de bioetanol. Por fim, foi avaliada a composição metálica dos invólucros, tendo em vista a sua valorização. Para efectuar a caracterização da borra de café, foram avaliados diversos parâmetros de entre os quais se pode destacar, a razão carbono: azoto (C/N = 5) e o seu poder calorífico (PCS, entre 4619,2 e 4941 kcal/kg), o teor de celulose (13,5 - 14,8%) e o teor de lenhina total (33,6 e 32,5%). Relativamente ao óleo da borra de café, a sua extracção foi testada usando diversos solventes (hexano, etanol, isopropanol, octano, heptano, mistura de hexano e isopropanol nas proporções 5:5; 6:4; 7:3; 8:2 (v/v), respectivamente). Dos 31 ensaios efectuados, a mistura de hexano e isopropanol, nas proporções de 5:5; foi aquela que permitiu obter os melhores resultados (21,54%) de óleo em 3h de tempo de contacto).Throughout the last decades, health and environment subjects were far from the world’s concerns. And with an increase of the consumer’s life style, product’s production has increased dramatically and so has waste production. Coffee is one of those products, and its waste is produced in large quantities regardless if it is in a pure state or in the form of metallic, paper or metal/paper combination packages. Aiming to promote ecological values and to ensure that the ever demanding environmental legislation is fulfilled, several measures for coffee waste management have been studied framing them under the real situation and the viability of using them. This thesis aims to help solving the problem of the biofuels production viability using coffee grounds in the form of organic waste as raw material. After the recovery of the spent coffee components (metallic packages and coffee grounds), oil was extracted from the coffee grounds using several solvents. Then oil and coffee grounds were characterized (before and after the extraction). In a further stage, the oil’s potential was assessed, taking into consideration its use for biodiesel production and the coffee grounds potential for bioethanol production. Last but not least, the metallic package’s composition was analyzed with the prospect of their valorization. Several parameters were evaluated to define the coffee grounds characteristics, namely: carbon/nitrogen ratio (C/N = 5), higher heating value (HHV, of 4619.2 to 4941 kcal/kg), cellulose content (13.5 – 14.8%) and total lignin content (33.6% to 32.5%). In order to achieve the higher oil extraction, the coffee grounds were extracted using several solvents (hexane, ethanol, isopropanol, heptane and a mixture of hexane/isopropanol in the proportions 5:5; 6:4; 7:3 and 8:2 (v/v)). From the 31 tests performed, the essay with the mixture of hexane/isopropanol (at 5:5 ratio) showed the best results (21.54% oil production in 3 hours contact time). Regarding oil characterization a few parameters can be distinguished, namely a higher heating value of 8710.4 kcal/kg, an iodine value of 54.4 g I2/100 g oil, a water content of 2004 ppm and an acid value of 118.4 mg KOH/g oil. Three consecutive steps of esterification (using 1% of H2SO4 and 40% of methanol for 2h reaction time at 60 ºC and 500 rpm) and one step of transesterification (1% of NaOH and 40% of methanol for 2h reaction time at 60 ºC and 500 rpm) were then used to produce biodiesel from the recovered coffee oil. As before, several parameters were assessed to characterize this biofuel such as: acid value, density, viscosity at 40 ºC, iodine value and esters content (65.7 to 72.9%), of which only the iodine value of 26 and 58.4 g I2/ 100 g biodiesel was within the limits imposed by the EN14214 standard. The process yield varied between 58.8 and 62.2%. Regarding bioethanol production, the best pre-treatment was assessed from different procedures, consisting of an acid hydrolysis with sulfuric acid at 1% or 3% (v/v) or the same acid hydrolysis followed by a basic hydrolysis with NaOH (the procedure that was used to recover cellulose from the coffee grounds). This analysis allowed for the identification of the best pre-treatment, which was an acid hydrolysis using 3% (v/v) sulfuric acid, under a temperature of 85 ºC, for a reaction time of 6 h and 50 rpm of stirring speed, resulting in a yield of glucose of 24.2% (12.6 g/L). This was followed by an enzymatic hydrolysis step, using the enzyme Viscozyme L, under the proportions of 100 µL enzyme/g sample, at a temperature of 50 ºC for 2 hours and using 50 rpm stirring, resulting in a yield of 45.9%. The fermentation’s yield reached the value of 83.4% relative to sugar’s consumption and ethanol’s yield production had the value of 30.3% (1.49 g produced of the 4.90 g expected). The bioethanol/coffee grounds ratio was, at a stoichiometric level (theoretical value, considering free sugars) 0.10 g bioethanol/g coffee, while experimentally it had the value of 0.03 g bioethanol/g coffee. Last but not least, the metallic packages composition was evaluated and it was concluded that it includes 77.52% of aluminium, followed by 21.62% of other materials, including much smaller amounts of chromium (0.02%), iron (0.70%) and nickel (0.12%). Therefore this metallic package is mainly made of aluminium and considering this metal’s characteristics, its recycling will allow enormous advances in a socioeconomic and environmental perspective.Caetano, NídiaRepositório Científico do Instituto Politécnico do PortoSilva, Vânia Filipa Monteiro da2015-12-10T12:10:40Z2011-112011-112011-11-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10400.22/7150porinfo: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:RCAAP2023-03-13T12:47:35Zoai:recipp.ipp.pt:10400.22/7150Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T17:27:42.201491Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
dc.title.none.fl_str_mv Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
title Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
spellingShingle Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
Silva, Vânia Filipa Monteiro da
Biodiesel
Bioetanol
Borra de café
Extracção
Fermentação
Hidrólise
Óleo
Bioethanol
Biodiesel
Coffee grounds
Extraction
Fermentation
Hydrolysis
Oil
title_short Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
title_full Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
title_fullStr Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
title_full_unstemmed Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
title_sort Valorização de Cápsulas de Café e Produção de Biocombustíveis
author Silva, Vânia Filipa Monteiro da
author_facet Silva, Vânia Filipa Monteiro da
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Caetano, Nídia
Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva, Vânia Filipa Monteiro da
dc.subject.por.fl_str_mv Biodiesel
Bioetanol
Borra de café
Extracção
Fermentação
Hidrólise
Óleo
Bioethanol
Biodiesel
Coffee grounds
Extraction
Fermentation
Hydrolysis
Oil
topic Biodiesel
Bioetanol
Borra de café
Extracção
Fermentação
Hidrólise
Óleo
Bioethanol
Biodiesel
Coffee grounds
Extraction
Fermentation
Hydrolysis
Oil
description Ao longo de décadas, as questões afectas à saúde e ambiente não fizeram parte da nossa consciência. E, com um estilo de vida cada vez mais consumista, tem-se observado um aumento significativo da produção de diversos bens e, consequentemente do seus resíduos. O café é um deles. E os resíduos de café são gerados em grandes quantidades,quer no seu estado puro, quer em invólucros metálicos, de papel ou combinações plástico/metal, quando resultantes de doses individuais. Deste modo, no âmbito da promoção de valores ecológicos e do cumprimento da legislação ambiental, cada vez mais exigente, medidas de intervenção para a gestão de resíduos de café têm sido estudadas, enquadrando-as com a realidade e com a viabilidade da sua aplicação. com base no estudo da viabilidade de produção de biocombustíveis a partir da matéria orgânica residual proveniente de diferentes cápsulas de café, que este trabalho visa contribuir para a resolução deste problema. Assim, após recuperação dos constituintes das cápsulas de café (invólucros metálicos e a borra de café), foi efectuada a extracção do óleo extraído e da borra de café (antes e após extracção). Numa fase seguinte, avaliou-se a potencialidade da utilização do óleo na produção do biodiesel, e da borra de café, na produção de bioetanol. Por fim, foi avaliada a composição metálica dos invólucros, tendo em vista a sua valorização. Para efectuar a caracterização da borra de café, foram avaliados diversos parâmetros de entre os quais se pode destacar, a razão carbono: azoto (C/N = 5) e o seu poder calorífico (PCS, entre 4619,2 e 4941 kcal/kg), o teor de celulose (13,5 - 14,8%) e o teor de lenhina total (33,6 e 32,5%). Relativamente ao óleo da borra de café, a sua extracção foi testada usando diversos solventes (hexano, etanol, isopropanol, octano, heptano, mistura de hexano e isopropanol nas proporções 5:5; 6:4; 7:3; 8:2 (v/v), respectivamente). Dos 31 ensaios efectuados, a mistura de hexano e isopropanol, nas proporções de 5:5; foi aquela que permitiu obter os melhores resultados (21,54%) de óleo em 3h de tempo de contacto).
publishDate 2011
dc.date.none.fl_str_mv 2011-11
2011-11
2011-11-01T00:00:00Z
2015-12-10T12:10:40Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/10400.22/7150
url http://hdl.handle.net/10400.22/7150
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron:RCAAP
instname_str Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
instacron_str RCAAP
institution RCAAP
reponame_str Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
collection Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
repository.name.fl_str_mv Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informação
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1799131372394119168