Produção de ésteres etílicos a partir de gordura suína

Abstract

A maior parte de toda a energia consumida no mundo provém do petróleo, do carvão e do gás natural. Essas fontes são limitadas e esgotáveis, e causam danos ambientais, sendo estes, os motivos para a utilização de fontes alternativas de energia. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de ésteres etílicos por rota enzimática utilizando gordura de suíno e etanol como substratos e a enzima Lipozyme TL IM como catalisador. A produção dos ésteres etílicos foi realizada em modo batelada e foi estudada a cinética de reação durante 24 horas para determinar o tempo que seria utilizado nos planejamentos experimentais (18 h). A partir dos estudos preliminares foi realizado um planejamento experimental do tipo Plackett-Burman, para 12 ensaios, 5 variáveis e 2 níveis, com triplicata do ponto central. As variáveis estudadas na produção enzimática de ésteres etílicos foram a temperatura de reação (50, 60 e 70 °C), a concentração de derivado enzimático (5-15 % m/m), a concentração de água (5-15 % m/m), o volume do solvente (4-12 mL) e a razão molar entre a gordura de suíno e o etanol (1:3-1:6). Depois de observadas as variáveis significativas e não significativas realizou-se um planejamento fatorial completo 2³ com triplicata do ponto central, totalizando 11 experimentos. A melhor conversão (82,35 %) foi obtida no experimento com razão molar gordura de suíno:etanol de 1:6, concentração de água de 5 % m/m e concentração de derivado enzimático de 15 % m/m. Finalmente, para verificar a melhor condição encontrada no planejamento fatorial completo 23 foi realizado um estudo cinético nas temperaturas (35, 45 e 55 °C), concentração de água de 5 e 10 % m/m e concentração de derivado enzimático de 10 e 15 % m/m, e as melhores condições encontradas foi na temperatura de 45°C, na concentração de água de 5 % e na concentração de derivado enzimático de 15 % com uma conversão de 88, 35 %. Diante disto, a produção enzimática de ésteres etílicos a partir da gordura suína mostrou um processo sustentável e com grande potencial para ser aplicado nas indústrias de biodiesel, sendo esta uma boa opção para a valorização deste subproduto da indústria suína.<br>

Abstract: Most of all energy consumed in the world comes from sources such as petroleum, coal and natural gas. Due to these sources are limited, exhaustible and have caused environmental damage, alternative energy sources are being studied and used. The present work aimed to evaluate the production of ethyl esters via enzymatic transesterification using swine fat and ethanol as substrates and the enzyme Lipozyme TL IM as catalyst. Esters were produced in batch mode and reaction kinetics was studied along 24 hours to determine the time to be used in the experimental designs (18 h). First, it was used a Plackett-Burman experimental design for 12 runs and 5 two-level variable, with triplicate of the center point. The variables assessed for the enzymatic production of ethyl esters were reaction temperature (from 50 to 70 °C), enzyme concentration derivative (from 5 to 15 wt%), water concentration (from 5 to 15 wt%), solvent volume (from 4 to 12 mL) and swine fat to ethanol molar ratio (from 1:3 to 1:6). Afterwards, with the significant factors, it was set a full factorial design 23 with triplicate of center points (summing 11 runs). The highest conversion (82.35 %) was obtained at 1:6 swine fat to ethanol molar ratio, 5 wt% water concentration and 15 wt% enzyme concentration derivative. Finally, to verify the optimal condition found, reaction kinetics were studied at temperatures of 35 °C, 45 °C e 55 °C, water concentrations of 5 and 10 wt% and enzyme concentration derivative of 10 and 15 wt%, and the best conditions were found at 45 ° C at a water concentration of 5% and concentration of enzyme derived from 15% with a conversion of 88.35 wt%. From the results obtained it can be concluded that the enzymatic production of ethyl esters from swine fat showed great potential that can be explored by biodiesel industries, also, this usage of swine fat is a good alternative to improve its economic value.<br>