Produção de biodiesel por processo não catalítico com etanol supercrítico a partir do óleo de tungue (Vernicia fordii) bruto e in situ

Abstract

O trabalho teve como objetivo avaliar o rendimento de biodiesel produzido a partir da transesterificação não catalítica do óleo de tungue bruto e in situ sob condições supercríticas do etanol, bem como verificar a influência das condições operacionais sobre o perfil dos ésteres etílicos de ácidos graxos (FAEE). Para executar as reações de transesterificação com etanol supercrítico foi desenvolvida uma unidade experimental multipropósito com reator batelada (500 ml) e sistema de aquisição e monitoramento da pressão, temperatura e tempo de reação. O planejamento fatorial 23 completo com ponto central foi empregado com o intuito de avaliar a influência das condições operacionais. Quando foi utilizado o óleo bruto, avaliou-se o efeito da razão molar de óleo/álcool (1/18 e 1/42), temperatura (290 oC e 330 oC) e tempo de reação (5 min e 55 min), e quando o óleo in situ (semente) foi a matéria-prima, foram avaliados a razão da massa por volume (1/10 e 1/30), temperatura (270 oC e 310 oC) e granulometria (8-10 mesh e inteira). A caracterização e quantificação dos FAEE foi realizada por cromatografia gasosa acoplada a detector de ionização em chama (GC-FID). Foram determinadas as curvas analíticas para os ésteres etílicos dos ácidos: láurico, mirístico, palmítico, palmitoleico, esteárico, oleico, linoleico, linolênico e araquidônico. As condições operacionais exerceram grande influência sobre o rendimento do biodiesel de tungue. A transesterificação a partir do óleo bruto propiciou rendimentos de até 95,7% na condição de ponto central (1/30, 310 oC e 30 min) e a análise de variância ao nível de 95% indicou que o tempo de reação não exerce influência significativa na faixa investigada. Em relação ao perfil de FAEE, o teste Tukey ao nível de 5% de probabilidade indicou diferenças significativas entre as médias. Ésteres etílicos de ácidos graxos saturados são influenciados positivamente pelo acréscimo da temperatura e tempo de reação, aumentando seus teores, enquanto que, os teores de insaturados decrescem. A transesterificação in situ do óleo de tungue proporcionou atingir rendimentos de até 94,0%. As análises estatísticas indicaram que a granulometria investigada não exerce influência sobre o rendimento e perfil de FAEE. A biomassa residual de tungue, obtida após o processo de transesterificação in situ, possui elevado valor energético, com poder calorífico superior de 8.124 kcal/kg.<br>

Abstract : The objective of this study was to evaluate the yield of biodiesel produced from non-catalytic transesterification of raw crude tung oil and in situ oil, under supercritical conditions of ethanol, as well to determine the influence of the operating conditions on the profile of ethyl esters of fatty acids (FAEE). To perform the transesterification reactions with supercritical ethanol it developed a multipurpose experimental unit with batch reactor (500 ml) and system of the acquisition and monitoring of pressure, temperature and reaction time. A 23 factorial design with central point was applied in order to evaluate the influence of operating conditions. When the crude oil was used as raw material were evaluated the molar ratio of oil/alcohol (1/18 and 1/42), temperature (290 oC and 330 oC) and reaction time (5 min and 55 min). When used in situ oil was evaluated the mass/volume ratio (1/10 and 1/30), temperature (270 ºC to 310 ºC) and particle size (8-10 mesh and whole). The characterization and quantification of esters were performed by gas chromatography coupled with a flame ionization detector employing the method of internal standardization with methyl heptadecanoate. Were determined the analytical curves for the ethyl esters of fatty acids: lauric, myristic, palmitic, palmitoleic, stearic, oleic, linoleic, linolenic and arachidonic. Operational conditions have exerted great influence on the yield of biodiesel of tung. The transesterification from crude oil afforded yields of up to 95.7% in the central point of condition (1/30, 310 ºC and 30 min) and the analysis of variance at 95% indicated that the reaction time had no influence significantly in the investigated range. Regarding the profile of FAEE, the Tukey test at 5% probability indicated significant differences between means. Ethyl esters of saturated acids are positively influenced by increased temperature and reaction time, while the content of the unsaturated decrease. The in situ transesterification of tung oil afforded achieve yields of up to 94.0%. Statistical analysis indicated that the particle size investigated had no influence on yield and FAEE profile. The residual biomass tung originated from the process of the in situ transesterification possesses high energetic value, with superior calorific power of 8,124 kcal/kg.