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Tipo do documento: Dissertação
Título: Produção enzimática de biodiesel via hidroesterificação utilizando como matéria-prima óleo de soja residual
Título(s) alternativo(s): Enzymatic production of biodiesel via hydroesterification using residual soybean oil as raw material
Autor: COSTA, Matheus Jareta 
Primeiro orientador: HIRATA, Daniela Battaglia
Primeiro coorientador: LOPES, Melina Savioli
Primeiro membro da banca: ANDRADE, Grazielle Santos Silva
Segundo membro da banca: CARVALHO, Ana Karine Furtado de
Terceiro membro da banca: PEREIRA, Ernandes Benedito
Resumo: As unidades em escala industrial de produção de biodiesel empregam, na sua quase totalidade, reações de transesterificação com catálise alcalina. Esta rota é caracterizada pela necessidade da utilização de óleos refinados como matéria-prima, respondendo por 80% do custo final do biocombustível. Como alternativa, há a utilização do processo de hidroesterificação que possibilita o uso de qualquer matéria-prima graxa, desde óleos não refinados ou até mesmo residuais na síntese do biodiesel. A hidroesterificação envolve uma etapa de hidrólise seguida de esterificação, sendo que ao se utilizar lipases como catalisadores em ambas as etapas do processo de hidroesterificação, este pode apresentar alta seletividade, alta especificidade, condições brandas de operação e elevada pureza dos produtos. Portanto, a proposta deste trabalho visou à produção do biodiesel via hidroesterificação, empregando lipases como catalisadores em ambas as reações, utilizando-se o óleo residual de soja (de fritura) como matéria-prima. A lipase de Geotrichum candidum (LGC) foi produzida por fermentação submersa e foi aplicada na forma livre na reação de hidrólise. Para a etapa subsequente, de esterificação, foi selecionada a lipase de Pseudomonas fluorescens (LPF). Esta foi imobilizada por adsorção interfacial em suporte de estireno-divinilbenzeno (EDB). O óleo de soja residual, utilizado como matéria-prima, foi caracterizado e apresentou densidade de 0,92 g/mL, índices de peróxido de 9,50 ± 0,02 meq/kg, de acidez total 0,60 ± 0,01 mg/g, entre outros parâmetros estudados. A reação de hidrólise, catalisada pela LGC, foi otimizada utilizando-se um delineamento composto central rotacional (DCCR) para duas variáveis; fração de óleo residual (% m/m) e concentração de lipase (U/g de sistema). A utilização do planejamento fatorial permitiu a obtenção de uma conversão total de ácidos graxos em 60 min de reação a 40°C e 1000 rpm, para um sistema contendo 20 % (m/m) de fração de óleo de soja residual no sistema, sem o emprego de solvente ou agentes emulsificantes. A reação de esterificação, catalisada pela LPF-EDB, foi realizada com concentração máxima de ácidos graxos de 1000 mM sendo que em apenas 3 horas foi alcançada uma conversão de 80 % de biodiesel. O biodiesel produzido foi caracterizado segundo as normas da ANP, para a composição de ésteres, viscosidade e as quantidades de glicerol livre, monoacilglicerol (MAG), diacilglicerol (DAG) e triacilgicerol (TAG) de ésteres.
Abstract: Almost all of the industrial units use transesterification reactions catalyzed by alkaline to produce biodiesel. This route of production is characterized by the need to use refined oils as raw material. The oil refining in this case corresponds to 80% of the final cost of the biofuel. As an alternative, there is the possibility to use the hydro-esterification rout, which allows the use of unrefined or even residual oils in the synthesis of biodiesel. This rout represents the most in-depth alternative in the production of biodiesel. The hydro-esterification involves two steps: reaction of hydrolysis followed by esterification. The use of the lipase catalyst in both steps of the hydro-esterification should result for the process high selectivity, high specificity, mild operating conditions and high purity of the products. Therefore, the mean of this project was to produce biodiesel via hydro-esterification rout catalyzed by immobilized lipase using residual soybean oil (frying) as raw material. The lipase of Geotrichum candidum (GCL) was produced by submerged fermentation and applied in its free form in the hydrolysis reaction. The subsequent esterification step was catalyzed by the lipase of Pseudomonas fluorescens (PFL), a commercial lipase. The PFL was immobilized by styrene-divinylbenzene (Sty-DVB) using interfacial adsorption method. The residual soybean oil (waste cooking oil) used was characterized and it showed a density of 0.92 g/ml (25 ° C), peroxide indices of 9.50 ± 0.02 meq/kg, total acidity of 0.60 ± 0.01 mg/g, and others studied parameters. The hydrolysis reaction catalyzed by the GCL was optimized using a central composite rotational design (CCRD) for two variables: fraction of residual oil (% m / m) and lipase concentration (U / g system). The use of factorial design allowed obtaining a total fatty acids conversion in 60 min of reaction at 40 ° C and 1000 rpm. The system was compounded by a residual soybean oil fraction of 20% ​​(m / m), without the use of solvents or emulsifying agents. The esterification reaction was catalyzed by PFL-Sty-DVB and performed with a maximum concentration of free fatty acids of 1000 mM. The conversion to biodiesel reached was 80% in only 3 hours of reaction. The biodiesel produced was characterized according to ANP standards for the composition of esters, viscosity and the amounts of free glycerol, monoacylglycerol (MAG), diacylglycerol (DAG) and triacylglycerol (TAG) of esters.
Palavras-chave: Hidroesterificação.
Lipase.
Biodiesel.
Esterificação.
Hidrólise.
Óleo de soja - Resíduos.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: COSTA, Matheus Jareta. Produção enzimática de biodiesel via hidroesterificação utilizando como matéria-prima óleo de soja residual. 2019. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2019.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2162
Data de defesa: 1-Fev-2019
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