Valorização de óleos alimentares usados através de processos de conversão em biodiesel catalisados por líquidos iónicos

• Autor(a) principal: Diniz, Heloísa Oliveira Resende
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10198/23534
• topic: Biodiesel; Líquidos iónicos; Líquidos iónicos; Recuperação; HMIM HSO4; Óleos alimentares usados; Engenharia Química

O biodiesel é uma fonte de energia que pode substituir o diesel permitindo a diminuição dos impactos ambientais. Ele consiste numa mistura de ésteres alquílicos de ácidos gordos de cadeia longa sendo produzido através da conversão de óleos vegetais ou gorduras animais por reações de transesterificação ou esterificação. A matéria-prima habitualmente utilizada tem um custo elevado e torna-se importante reduzir o preço final do biodiesel, utilizando fontes oleaginosas não competidoras com o mercado alimentar, nomeadamente óleos alimentares usados (OAU). Porém, esses óleos apresentam altos níveis de ácidos gordos livres, o que pode trazer problemas ao processo clássico de produção de biodiesel. Para mitigar esses problemas, os líquidos iónicos (LIs) são utilizados como catalisadores, podendo ser recuperados e reutilizados. Assim, os objetivos deste trabalho consistem no estudo da produção de biodiesel aplicando o LI hidrogenossulfato de 1-metilimidazólio ([HMIM][HSO4]) como catalisador de reações de esterificação/transesterificação em amostras de OAU e avaliar o número máximo de ciclos de recuperação a que o líquido iónico pode ser sujeito sem perda significativa do rendimento da reação. Ácido oleico (AO) e um óleo simulado de elevada acidez, preparado por uma mistura de 40% (m/m) de AO e 60% (m/m) de OAU, foram utilizados como matéria-prima. As condições de reação selecionadas foram: temperatura de 65 °C, tempo de reação de 4 horas, razão molar 1:10 de matéria-prima/metanol e 10% (m/m) de LI em relação à matéria-prima. Utilizando AO como matéria-prima foi obtida uma conversão inicial de 81,2%, em termos de redução de acidez. Após sete ciclos de reação a conversão caiu para 69,4%, enquanto o conteúdo de ésteres metílicos de ácidos gordos (FAMEs) no biodiesel produzido diminuiu de 64,7% para 57,5%. Ao usar o óleo simulado como matéria-prima, obteve-se uma conversão inicial de 45,6% e após nove ciclos de reação a conversão diminuiu para 27,2%, enquanto o conteúdo de FAMEs no biodiesel diminuiu de 24,1% para 14,0%. A correspondência entre os espetros de FTIR que relacionam o LI após o último ciclo de reação e o LI inicial foi de 99,3% para as reações usando AO e 90,0% quando utilizado o óleo simulado, mostrando que o método de recuperação por lavagem com água é eficiente. Os resultados obtidos indicam que, para as condições operacionais selecionadas, o LI promove apenas a reação de esterificação. Assim, é avaliada a possibilidade de usar esse LI para tratar óleos com alto valor de acidez, e posteriormente poder ser feita uma reação de transesterificação com catalisadores básicos clássicos, eliminando problemas de saponificação. A matéria-prima utilizada foi um OAU com uma acidez de 6,1 mg KOH/g. As condições da reação foram: temperatura de 65 °C e tempo de reação de 4 horas. A razão molar de óleo/metanol variou entre 1:15 e 1:20 e a percentagem de catalisador variou entre 10% e 15% (m/m). As reações de tratamento do óleo alimentar usado possibilitaram a diminuição da sua acidez para valores entre 1,8 e 2,4 mg KOH/g e o conteúdo de FAMEs das amostras de óleo tratado variou entre 3% e 5%, confirmando que não ocorreu transesterificação significativa nestas condições.