Produção enzimática de biodiesel em modo contínuo em meio pressurizado

Abstract

Este trabalho investiga a produção em modo contínuo de ésteres etílicos de ácidos graxos de óleo de soja em fluidos pressurizados, dióxido de carbono, propano e n-butano, utilizando como catalisador a lipase imobilizada comercial Novozym 435. Para tanto um aparato experimental foi construído para condução das reações. Os experimentos foram executados em um reator onde foram avaliados os efeitos da temperatura (30ºC - 70ºC), pressão (50 # 150 bar), razão molar óleo:etanol (1:6 - 1:18) e razão mássica solvente:substrato (4:1 - 10:1) que permitiram a determinação das melhores condições experimentais para a produção de biodiesel em modo contínuo. Em contraste com o uso do dióxido de carbono e do n-butano, os resultados mostraram que a alcoólise catalisada por lipase em um reator tubular de leito contínuo em propano pressurizado pode ser uma rota potencial à produção do biodiesel, uma vez que conversões elevadas da reação (em torno de 70%) foram obtidas em condições amenas de temperatura (70ºC) e de pressão (60 bar) com o emprego da razão de solvente/substrato (7:1) e razão óleo:etanol (1:12) em períodos de tempo relativamente curtos (aproximadamente 2 horas). Testes com reatores em série utilizando estas condições indicaram que na terceira passagem conversões próximas de 100% em ésteres etílicos foram obtidas demonstrando que esta metodologia apresenta potencial do ponto de vista industrial. Os bons níveis de conversões obtidos neste processo também foram obtidos com outros óleos vegetais, como: óleo bruto de pinhão manso, óleo degomado de soja e óleo de milho.

This work investigates the continuous production of fatty acid ethyl esters from soybean oil in compressed fluids, namely carbon dioxide, propane and n-butane, using immobilized Novozym 435 as catalyst. The experiments were performed in a packed-bed bioreactor evaluating the effects of temperature in the range of 30ºC - 70ºC, from 50 to 150 bar, oil to ethanol molar ratio of 1:6 - 1:18 and solvent to substrates mass ratio of 4:1 - 10:1. In contrast to the use of carbon dioxide and n-butane, results showed that lipase-catalyzed alcoholysis in a continuous tubular reactor in compressed propane might be a potential route to biodiesel production as high reaction conversions were achieved at mild temperature (70ºC) and pressure (60 bar) conditions in short reaction times (2 h). In an attempt to simulate a system of packed-bed reactor, a three-step alcoholysis reactions were performed at 70ºC, 60 bar, oil to ethanol molar ratio of 1:12, and solvent to substrates mass ratio of 7:1, collecting the reaction products up to 4 residence times. Results showed that almost complete conversions to ethyl esters were obtained thus demonstrating that the use of a packed-bed reactor using compressed propane as solvent might be a potential alternative to conventional process, opening possibilities to manipulate process variables as well as reactor configurations towards reaching acceptable yields, like the three-step reaction system adopted in this work. Reaction experiments performed with low-value oils showed that satisfactory yields can be obtained with the same procedure using degummed soybean oil, corn oil and also Jatrophas curcas oil.