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https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30079
Tipo: | Dissertação |
Título: | Uso do rejeito de vermiculita ativado como adsorvente na purificação de biodiesel de soja catalisado por CaO de cascas de ovos de galinha |
Autor(es): | Alencar, Angélica Oliveira de |
Primeiro Orientador: | Fernandes, Pollyana Caetano Ribeiro |
Primeiro Coorientador: | Dantas, Joelda |
Resumo: | O crescente aumento do aquecimento global e da poluição ambiental decorrente da utilização dos recursos fósseis disponíveis na natureza e dos avanços científico-tecnológicos da sociedade tem motivado o estudo de novas fontes renováveis de energia para suprir as necessidades humanas e ao mesmo tempo reduzir os problemas ambientais. Como alternativas para substituir o petróleo e seus derivados surgem os biocombustíveis, em especial o biodiesel, por ser biodegradável, atóxico e por reduzir as emissões de gases poluentes. Esse biocombustível é comumente obtido pela rota de transesterificação, onde moléculas de triacilgliceróis reagem com álcool para formar biodiesel e glicerol como coproduto. Geralmente essa reação é catalisada por uma base forte homogênea e o seu processo de lavagem final para retirar impurezas é feito com água. Entretanto, a catálise heterogênea e o processo de purificação por adsorvente vêm sendo estudados por apresentarem, respectivamente, a vantagem de reutilizar o catalisador e eliminar etapas de lavagens. Nesse sentido, o presente estudo objetivou obter CaO da calcinação das cascas de ovos de galinha em diferentes temperaturas (650, 700, 800 e 900 °C) por um período de 2 horas, com intuito de avaliar a potencialidade como catalisador nas reações de transesterificação metílica do óleo de soja em biodiesel, além de utilizar um novo método de purificação desse biocombustível a partir do uso de rejeito de vermiculita (adsorvente RVA) como alternativa a tradicional lavagem úmida. Foram realizadas para os resíduos e os catalisadores caracterizações por DRX, FTIR, BET, Densidade Experimental, Potencial zeta, Distribuição Granulométrica, EDX e TGA/DrTGA. Os testes catalíticos foram divididos em quatro (4) etapas para avaliar a conversão em ésteres e o rendimento final do biodiesel (massa do óleo/massa do biodiesel). Na primeira etapa, todos os catalisadores alcançaram elevada conversão em ésteres de 98,27, 98,60, 98,58 e 96,96% para OC65, OC7, OC8 e OC9, respectivamente. No entanto, os resultados de rendimento final (m/m) após lavagem úmida se mostraram relativamente baixos, apresentando o maior valor de 34,30% para o biodiesel catalisado pelo OC7. Desse modo, nas etapas consecutivas foi adotado o catalisador OC7, no entanto, aplicando o processo de lavagem por via seca, usando ineditamente rejeito de vermiculita, para avaliar novamente os dois parâmetros já mencionados. Na segunda etapa a conversão em ésteres foi de 98,46% e o rendimento final aumentou consideravelmente 2,8 vezes quando comparado ao da primeira etapa, obtendo 97,45%. Com intuito de avaliar ainda mais a viabilidade do processo de lavagem a seco, numa terceira e quarta etapa foram realizadas modificações nos parâmetros temperatura da reação e razão molar óleo:álcool. Os resultados obtidos para ambas as etapas foram, respectivamente, de 94,40 e 96,94% de conversão em ésteres, e 95,10 e 84,30% do rendimento final do biodiesel após a lavagem a seco, confirmando a sua eficácia. Ainda, quando realizadas análises físico-químicas de índice de acidez, índice de iodo e densidade, estes resultados foram identificados tais quais os exigidos em relação aos limites para comercialização estabelecidos pelos órgãos reguladores como a ANP. Portanto, dos resultados obtidos, se valida a amostra OC7, produzida com o diferencial da redução dos gastos energéticos envolvidos com processo de calcinação, como potencial catalisador heterogêneo e ambientalmente benéfico para a produção de biodiesel de forma mais sustentável. Além do uso do rejeito RVA como adsorvente na lavagem a seco apresentando as vantagens de aumentar o rendimento final do biodiesel e de reduzir de forma drástica a geração de efluentes aquosos, tornando o processo ecologicamente correto e reduzindo custos. |
Abstract: | The growing increase in global warming and environmental pollution resulting from the use of fossil resources available in nature and the scientific-technological advances of society has motivated the study of new renewable sources of energy to meet human needs and at the same time reduce environmental problems. As alternatives to replace petroleum and its derivatives, biofuels appear, especially biodiesel, for being biodegradable, non-toxic and for reducing the emissions of polluting gases. This biofuel is commonly obtained by the transesterification route, where triacylglycerol molecules react with alcohol to form biodiesel and glycerol as a co-product. Usually, this reaction is catalyzed by a strong homogeneous base and its final washing process to remove impurities is done with water. However, heterogeneous catalysis and the adsorbent purification process have been studied because they have, respectively, the advantage of reusing the catalyst and eliminating washing steps. In this sense, the present study aimed to obtain CaO from the calcination of chicken eggshells at different temperatures (650, 700, 800 and 900 °C) for a period of 2 hours, in order to evaluate the potential as a catalyst in the transesterification reactions from soybean oil into biodiesel, in addition to using a new method of purification of this biofuel using vermiculite waste (RVA adsorbent) as an alternative to traditional wet washing. Characterizations by XRD, FTIR, BET, Experimental Density, Zeta potential, Particle size distribution, EDX and TGA/DrTGA were carried out for the residues and the catalysts. The catalytic tests were divided into four (4) steps to evaluate the conversion into esters and the final yield of biodiesel (mass of oil/mass of biodiesel). In the first step, all catalysts achieved high conversion to esters of 98.27, 98.60, 98.58 and 96.96% for OC65, OC7, OC8 and OC9, respectively. However, the final yield results between the mass of soybean oil and the mass of biodiesel obtained from the reaction (m/m) after wet washing were relatively low, with the highest value of 34.30% for biodiesel catalyzed by OC7. Thus, in the consecutive steps, the OC7 catalyst was adopted, however, applying the dry washing process, using vermiculite tailings, to re-evaluate the two aforementioned parameters. In the second stage, the conversion to esters was 98.46% and the final yield increased considerably by 2.8 times when compared to the first stage, obtaining 97.45%. In order to further evaluate the feasibility of the dry cleaning process, in a third and fourth step, modifications were made to the parameters reaction temperature and oil:alcohol molar ratio. The results obtained for both stages were, respectively, 94.40% and 96.94% of conversion into esters, and 95.10% and 84.30% of the final biodiesel yield after dry cleaning, confirming its efficiency. Also, when physical-chemical analyzes of acidity, iodine and density were carried out, these results were identified as required in relation to the limits for commercialization established by regulatory bodies such as the ANP. Therefore, from the results obtained, the OC7 sample, produced with the differential of reducing the energy costs involved with the calcination process, is validated as a potential heterogeneous and environmentally beneficial catalyst for the production of biodiesel in a more sustainable way. In addition to the use of RVA tailings as an adsorbent in dry cleaning, presenting the advantages of increasing the final yield of biodiesel and drastically reducing the generation of aqueous effluents, making the process ecologically correct and reducing costs. |
Palavras-chave: | Biodiesel Cascas de ovos Óxido de cálcio Rejeito de vermiculita Purificação por via seca Chicken egg shells Calcium oxide Vermiculite waste Dry purification |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal da Paraíba |
Sigla da Instituição: | UFPB |
Departamento: | Engenharia de Energias Renováveis |
Programa: | Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis |
Tipo de Acesso: | Acesso aberto Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil |
URI: | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/ |
URI: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30079 |
Data do documento: | 22-Fev-2022 |
Aparece nas coleções: | Centro de Energias Alternativas e Renováveis (CEAR) - Programa de Pós-Graduação em Energias Renováveis |
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