Estudo da purificação de biodiesel utilizando membranas poliméricas e farelo de semente de maracujá como biossorvente

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Paschoal, Sirlei Marques
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Dissertação
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/1/26800
Resumo: Sexto membro da banca: Nehemias Curvelo Pereira; URL do Currículo Lattes http://lattes.cnpq.br/3283741881583320; ORCID https://orcid.org/0000-0002-0726-2535
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spelling 2021-12-21T13:57:39Z2021-12-21T13:57:39Z2021-11-11PASCHOAL, Sirlei Marques. Estudo da purificação de biodiesel utilizando membranas poliméricas e farelo de semente de maracujá como biossorvente. 2021. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Apucarana, 2021.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/26800Sexto membro da banca: Nehemias Curvelo Pereira; URL do Currículo Lattes http://lattes.cnpq.br/3283741881583320; ORCID https://orcid.org/0000-0002-0726-2535O biodiesel é um biocombustível obtido industrialmente por meio da transesterificação. Após a separação do biodiesel e do glicerol (coproduto) por decantação, a lavagem aquosa é utilizada com o intuito de garantir a qualidade do biodiesel como biocombustível. Contudo, este método requer alto volume de água para realizar a purificação adequada do biodiesel, e consequentemente uma alta quantidade de efluente é gerada. Considerando este impacto ambiental, o objetivo deste trabalho consistiu em avaliar o processo de separação por membranas poliméricas e a adsorção com o farelo de semente de maracujá, tanto de maneira isolada quanto em um processo sequencial, como substitutos à lavagem aquosa na purificação de biodiesel. O processo de purificação por membranas foi realizado em um módulo de filtração perpendicular e efetuou-se a filtração da mistura reacional, sem a etapa prévia de decantação, e também da fase rica em ésteres obtida após a separação das fases. Foram utilizadas cinco membranas poliméricas, sendo duas comerciais: membrana mista em ésteres de celulose (M1) e membrana de celulose regenerada (M2), e três fabricadas pela técnica de inversão de fases (M3, M4 e M5). Entre as membranas produzidas, uma foi incorporada com o farelo de semente de maracujá (M4) e a outra com fibra de sisal (M5). No processo de adsorção, o farelo de semente de maracujá foi previamente caracterizado por distribuição granulométrica, PCZ, TGA, FTIR, área de superfície e MEV/EDS antes de ser avaliado como biossorvente na remoção de glicerol livre do biodiesel. Os processos de separação por membrana e a adsorção foram avaliados, também, de maneira sequencial na purificação de biodiesel, utilizando as melhores condições determinadas previamente em cada processo. Na etapa de separação e purificação da mistura reacional, o melhor resultado em termos da retenção da fase contendo o glicerol, foi obtido com a membrana M2, na pressão de 1 bar e com a adição de 10% de água acidificada à mistura, reduzindo a quantidade de glicerol de 31,5% na alimentação para 0,025% no permeado. Na purificação da fase rica em ésteres, a membrana M5 foi capaz de remover 93,4% de glicerol livre da alimentação, enquanto a membrana funcionalizada com o farelo de semente de maracujá removeu três vezes mais glicerol do que a membrana M1. Com a adsorção, utilizando-se 40 g L-1 do biossorvente, a 45°C, durante 90 minutos obteve-se uma remoção máxima de glicerol de 72,2%. As isotermas apresentaram um perfil característico de adsorção cooperativa, e os modelos de Freundlich e de Weber e Morris representaram de maneira mais adequada a adsorção no farelo. Por fim, com o processo combinado de separação por membrana e adsorção, foi possível reduzir o teor de glicerol livre do permeado de 0,025% para 0,008%, atendendo ao limite máximo imposto pela legislação (0,02%). Com os resultados obtidos, concluiu-se que o processo integrado de separação com membrana polimérica e adsorção poderia substituir os processos de decantação e de lavagem aquosa empregados industrialmente, e consequentemente reduzir o consumo de água, além de eliminar a etapa de tratamento de efluente.Biodiesel is a biofuel obtained industrially by transesterification. After separation of biodiesel and glycerol (co-product) by decantation, water washing is used in order to ensure the quality of biodiesel as biofuel. However, this method requires a high volume of water to perform the proper purification of biodiesel, and consequently a high amount of effluent is generated. Considering this environmental impact, the objective of this work was to evaluate the process of separation by polymeric membrane and the adsorption with passion fruit seed meal, both in isolation and in a sequential process, as substitutes for water washing in biodiesel purification. The membrane purification process was carried out in a perpendicular filtration module, filtering the reaction mixture, without the previous settling step, and also the esterrich phase obtained after phase separation. Five polymeric membranes were used, two commercial: mixed cellulose ester membrane (M1) and regenerated cellulose membrane (M2), and three manufactured by the phase inversion technique (M3, M4 and M5). Among the membranes produced, one was incorporated with passion fruit seed meal (M4) and the other with sisal fiber (M5). In the adsorption process, the passion fruit seed meal was previously characterized by particle size distribution, PCZ, TGA, FTIR, surface area and SEM/EDS before being evaluated as biosorbent in the removal of free glycerol from biodiesel. The membrane separation and adsorption processes were also evaluated sequentially in the purification of biodiesel using the best conditions previously determined in each process. In the separation and purification step of the reaction mixture, the best result in terms of glycerol phase retention was obtained with the M2 membrane, at 1 bar pressure and with the addition of 10% acidified water to the mixture, reducing the amount of glycerol from 31.5% in the feed to 0.025% in the permeate. In the purification of the ester-rich phase, the M5 membrane was able to remove 93.4% free glycerol from the feed, while the membrane functionalized with passion fruit seed meal removed three times more glycerol than the M1 membrane. With adsorption, using 40 g L-1 of the biosorbent, at 45°C, for 90 minutes, a maximum glycerol removal of 72.2% was obtained. The isotherms presented a characteristic profile of cooperative adsorption, and the Freundlich and Weber and Morris models best represented the adsorption on meal. Finally, with the combined process of membrane separation and adsorption, it was possible to reduce the free glycerol content of the permeate from 0.025% to 0.008%, meeting the maximum limit imposed by the legislation (0.02%). With the results obtained, it was concluded that the integrated process of separation with polymeric membrane and adsorption could replace the decantation and aqueous washing processes employed industrially, and consequently reduce water consumption, besides eliminating the effluent treatment step.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáApucaranaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUTFPRBrasilhttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.pt_BRinfo:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAEngenharia QuímicaEsteresFiltração por membranasAdsorçãoEstersMembrane separationAdsorptionEstudo da purificação de biodiesel utilizando membranas poliméricas e farelo de semente de maracujá como biossorventeStudy of biodiesel purification using polymeric membranes and passion fruit seed meal as biosorbentinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisApucaranaGomes, Maria Carolina Sergihttps://orcid.org/0000-0003-2210-0275http://lattes.cnpq.br/1382247871161845Sgorlon, Juliana Guerrahttps://orcid.org/0000-0002-3578-8403http://lattes.cnpq.br/5861272195218784Sipoli, Caroline Casagrandehttps://orcid.org/0000-0002-7458-2192http://lattes.cnpq.br/8845341087624651Scheufele, Fabiano Bisinellahttp://orcid.org/0000-0002-5259-2090http://lattes.cnpq.br/4578180806056815Sgorlon, Juliana Guerrahttps://orcid.org/0000-0002-3578-8403http://lattes.cnpq.br/5861272195218784Ferrari, Leila Denise Fiorentinhttp://lattes.cnpq.br/1791514358821528Gomes, Maria Carolina Sergihttps://orcid.org/0000-0003-2210-0275http://lattes.cnpq.br/1382247871161845https://orcid.org/0000-0003-2513-8121http://lattes.cnpq.br/1565039985258051Paschoal, Sirlei Marquesreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALmembranasbiodieselmaracuja.pdfapplication/pdf1859331http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/26800/1/membranasbiodieselmaracuja.pdf66a4e3ca03e9a86a2e4595080cde32f8MD51TEXTmembranasbiodieselmaracuja.pdf.txtmembranasbiodieselmaracuja.pdf.txtExtracted texttext/plain243000http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/26800/2/membranasbiodieselmaracuja.pdf.txt33616ff48599f3b85ce2cfecdd953cefMD52THUMBNAILmembranasbiodieselmaracuja.pdf.jpgmembranasbiodieselmaracuja.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1148http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/26800/3/membranasbiodieselmaracuja.pdf.jpg70d77fcc65948594c97c1e4bea633adbMD531/268002021-12-22 04:06:29.7oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/26800Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2021-12-22T06:06:29Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false
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