Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Roman, Fernanda Fontana
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16438
Resumo: O presente trabalho é resultado de um convênio de dupla diplomação com Instituto Politécnico de Bragança (IPB)
id UTFPR-12_5ede6ce68feee5150b42f96e1792eff6
oai_identifier_str oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/16438
network_acronym_str UTFPR-12
network_name_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
repository_id_str
spelling 2020-11-19T20:20:08Z2020-11-19T20:20:08Z2018-06-05ROMAN, Fernanda Fontana. Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts. 2018. 101 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16438O presente trabalho é resultado de um convênio de dupla diplomação com Instituto Politécnico de Bragança (IPB)O biodiesel é um combustível líquido obtido a partir de fontes renováveis através da reação de transesterificação de triglicerídeos. O interesse por este combustível está relacionado com uma nova tendência: a procura de alternativas às fontes de energia baseadas em petróleo. A sua utilização está associada a vários benefícios ambientais, como a redução da emissão de poluentes. No entanto, devido ao elevado custo associado à sua matéria-prima usual, como os óleos vegetais comestíveis, o biodiesel não é no momento atual economicamente viável. Portanto, há uma necessidade de reduzir o preço final deste combustível. Uma das formas de reduzir os custos será a de se utilizarem matérias-primas mais baratas no processo de produção, como óleos usados ou não comestíveis. A principal característica dessas matérias-primas mais baratas é a baixa qualidade quando comparada com os óleos comestíveis. Esta baixa qualidade está normalmente associada a um alto teor em ácidos gordos livres (AGL) e/ou água. Os AGLs presentes na matéria-prima devem ser convertidos em biodiesel, também conhecido por ésteres metílicos de ácidos gordos (Fatty Acid Methyl Esters: FAME), por uma reação de esterificação. A reação de esterificação não pode ser promovida por catalisadores alcalinos, geralmente aplicados na transesterificação, como o NaOH ou o KOH. Os catalisadores alcalinos na presença de AGLs levam à formação de sabão, consumindo o catalisador, diminuindo a sua atividade catalítica e tornando a separação dos produtos finais mais complexa. Apenas os catalisadores ácidos são capazes de promover a reação de esterificação de AGLs. Os catalisadores ácidos são capazes de catalisar ambas as reações, no entanto, a velocidade da reação de transesterificação é cerca de 4000 vezes mais lenta do que quando se utilizam catalisadores alcalinos [1,2], levando a longos tempos de reação e, consequentemente, custos elevados de produção. Desta forma, existe uma crescente necessidade de encontrar catalisadores alternativos que promovam tanto a reação de transesterificação quanto a reação de esterificação em condições mais favoráveis. Atualmente, os líquidos iónicos têm sido utilizados como uma alternativa aos catalisadores convencionais. Os líquidos iónicos são sais fundidos compostos por um catião orgânico e um anião orgânico ou inorgânico. No presente estudo avalia-se a utilização do catalisador hidrogenossulfato de 1-metilimidazólio ([HMIM][HSO4]) na produção de biodiesel através da reação de esterificação do ácido oleico. A influência dos principais parâmetros (tempo, temperatura, razão molar metanol/ácido oleico e quantidade de catalisador) foi estudada através de uma metodologia de superfície de resposta conhecida por Box-Behnken Design (BBD), avaliando duas repostas: a conversão de ácido oleico e o conteúdo de FAMEs. Concluiu-se que os parâmetros mais relevantes para ambas as respostas foram a razão molar entre os reagentes e a quantidade de catalisador. As condições ótimas para a conversão foram determinadas como sendo 8 h, 110°C, 15:1 relação molar metanol/ácido oleico e uma quantidade de catalisador de 15% em massa, resultando numa conversão de 95% e para o conteúdo de FAMEs foram 8 h, 110 °C, uma razão molar de 14:1 e uma dosagem de catalisador de 13,5% em peso, conduzindo a um conteúdo de ésteres metílicos de ácidos gordos de 90%. Foram também determinados os parâmetros cinéticos da reação. A energia de ativação foi estimada em 6.8 kJ/mol e o fator pré-exponencial em 0.0765 L2.mol-2.min-1.Biodiesel is a liquid fuel obtained from several renewable sources by transesterification reaction of triglycerides. Its development is related to a new tendency: the search for alternatives to petroleum-based energy sources. Its utilization is associated with several environmental benefits, such as a reduction in pollutants emissions. However, due to the high cost associated to its usual feedstock, such as edible vegetable oils, biodiesel is not economically viable. Therefore, there’s a requisite to decrease the final price of this fuel. The logical way is by introducing cheaper feedstock into the industrial production, such as non-edible feedstock or waste cooking oil. The main characteristic of cheaper feedstock is the high content of free fatty acids (FFAs) and/or water when compared to edible feedstock. FFAs present on the feedstock must be converted into biodiesel, also referred to as fatty acid methyl esters (FAMEs), by an esterification reaction. The esterification reaction cannot be catalyzed by alkali catalyst, usually applied in the transesterification such as NaOH or KOH. Alkali catalysts in the presence of FFAs lead to the formation of soap, consuming the catalyst, decreasing its catalytic activity and turning the separation of the final products much more complex. Hence, only acidic catalysts are able to promote the esterification reaction of FFAs. Those acidic catalysts are able to catalyze both reactions, however, the rate of the transesterification reaction is about 4000 times slower than for the reactions promoted by alkali catalysts [1,2], leading to long reaction times and, again, high costs. In this way, there is an increasing need to find alternative catalysts that promote both the transesterification and the esterification reaction under adequate conditions. Thus, ionic liquids emerge as an alternative to conventional catalysts. Ionic liquids are molten salts composed of an organic or inorganic anion and an organic cation. The present study evaluated the use of the catalyst 1-methylimidazolium hydrogen sulfate ([HMIM][HSO4]) in the production of biodiesel through the esterification reaction of oleic acid. The influence of the main parameters (time, temperature, molar ratio methanol/oleic acid and catalyst dosage) on two responses (conversion of oleic acid and FAME content of the viii biodiesel samples) were studied through a response surface methodology (RSM) known as Box-Behnken Design (BBD). It was concluded that the most relevant parameters for both responses were the molar ratio between the reactants and the catalyst dosage. The optimum conditions for the conversion were determined as being 8 h, 110 °C, 15:1 molar ratio methanol/oleic acid and a catalyst dosage of 15 wt%, resulting in a 95% conversion and for the FAME content were 8 h, 110 °C, 14:1 molar ratio and a catalysts dosage of 13.5 wt%, leading to a content of 90%. The kinetics of the reaction were also studied. The activation energy was estimated as 6.8 kJ/mol and the pre-exponential factor as 0.0765 L2.mol-2.min-1.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáPonta GrossaEngenharia QuímicaUTFPRBrasilDepartamento Acadêmico de Engenharia QuimicaCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICABiodieselControle de custoCatalisadoresBiodiesel fuelsCost controlCatalystsBiodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalystsinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisPonta GrossaLenzi, Giane GonçalvesBrito, Paulo Miguel Pereira dePinho, Simão Pedro de AlmeidaSilva, José António CorreiaBrito, Paulo Miguel Pereira deRoman, Fernanda Fontanainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALPG_COENQ_2018_1_11.pdfapplication/pdf6115078http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/1/PG_COENQ_2018_1_11.pdfc9ed1c76650bccd2a4812c1660e2ff49MD51LICENSElicense.txttext/plain1290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/2/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD52TEXTPG_COENQ_2018_1_11.pdf.txtExtracted texttext/plain166219http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/3/PG_COENQ_2018_1_11.pdf.txta7e72aa1162f17adc38787b2f917bbfcMD53THUMBNAILPG_COENQ_2018_1_11.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1687http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/4/PG_COENQ_2018_1_11.pdf.jpg757d15953020ece035043828ac9fa445MD541/164382021-12-10 18:40:00.263oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2021-12-10T20:40Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
dc.title.pt_BR.fl_str_mv Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
title Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
spellingShingle Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
Roman, Fernanda Fontana
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Biodiesel
Controle de custo
Catalisadores
Biodiesel fuels
Cost control
Catalysts
title_short Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
title_full Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
title_fullStr Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
title_full_unstemmed Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
title_sort Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts
author Roman, Fernanda Fontana
author_facet Roman, Fernanda Fontana
author_role author
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Lenzi, Giane Gonçalves
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv Brito, Paulo Miguel Pereira de
dc.contributor.referee1.fl_str_mv Pinho, Simão Pedro de Almeida
dc.contributor.referee2.fl_str_mv Silva, José António Correia
dc.contributor.referee3.fl_str_mv Brito, Paulo Miguel Pereira de
dc.contributor.author.fl_str_mv Roman, Fernanda Fontana
contributor_str_mv Lenzi, Giane Gonçalves
Brito, Paulo Miguel Pereira de
Pinho, Simão Pedro de Almeida
Silva, José António Correia
Brito, Paulo Miguel Pereira de
dc.subject.cnpq.fl_str_mv CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
topic CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Biodiesel
Controle de custo
Catalisadores
Biodiesel fuels
Cost control
Catalysts
dc.subject.por.fl_str_mv Biodiesel
Controle de custo
Catalisadores
Biodiesel fuels
Cost control
Catalysts
description O presente trabalho é resultado de um convênio de dupla diplomação com Instituto Politécnico de Bragança (IPB)
publishDate 2018
dc.date.issued.fl_str_mv 2018-06-05
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2020-11-19T20:20:08Z
dc.date.available.fl_str_mv 2020-11-19T20:20:08Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv ROMAN, Fernanda Fontana. Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts. 2018. 101 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16438
identifier_str_mv ROMAN, Fernanda Fontana. Biodiesel production through esterification applying ionic liquids as catalysts. 2018. 101 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2018.
url http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16438
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.publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
dc.publisher.program.fl_str_mv Engenharia Química
dc.publisher.initials.fl_str_mv UTFPR
dc.publisher.country.fl_str_mv Brasil
dc.publisher.department.fl_str_mv Departamento Acadêmico de Engenharia Quimica
publisher.none.fl_str_mv Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Ponta Grossa
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron:UTFPR
instname_str Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
instacron_str UTFPR
institution UTFPR
reponame_str Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
collection Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
bitstream.url.fl_str_mv http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/1/PG_COENQ_2018_1_11.pdf
http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/2/license.txt
http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/3/PG_COENQ_2018_1_11.pdf.txt
http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/16438/4/PG_COENQ_2018_1_11.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv c9ed1c76650bccd2a4812c1660e2ff49
b9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95b
a7e72aa1162f17adc38787b2f917bbfc
757d15953020ece035043828ac9fa445
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1805923230597251072

Registros relacionados