PPGBIO - Doutorado em Biocombustíveis (Teses)

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Estudos de novos materiais: preparação de carvão vegetal a partir de Acrocomia aculeata e sua aplicação na purificação de glicerol
(UFVJM, 2023) Freitas, Milton de Souza; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM)
O trabalho teve como objeto o desenvolvimento de processos para a síntese de carvão ativado a partir do endocarpo do fruto de macaúba (Acrocomia aculeata) e seu uso para purificação de glicerol bruto obtido por transesterificação de triacilglicerídeos em óleos e gorduras residuais de fritura. O carvão foi sintetizado por ativação química empregando o cloreto de zinco com agente ativante e suas propriedades superficiais foram mensuradas por adsorção e dessorção de nitrogênio, sendo que, a área superficial foi igual a 627 m2.g−¹ e o volume de poros igual a 0,39 m3.g−¹, onde o diâmetro médio de poros foi de 2,5 nm. Além disso, os sítios Bronsted foram de 118,23 μmol.g−¹ e sítios Lewis foram de 104,86 μmol.g−¹. Assim, o glicerol bruto, após pré-tratamento, foi purificado por adsorção em coluna de leito fixo de carvão ativado, atingindo o grau de pureza de 95,99%. O carvão ativado também está sendo empregado para extração e obtenção de carotenoides e experimentalmente foi demonstrado que estes compostos estão ausentes ou em baixa concentrações no glicerol obtido a partir de óleos e gorduras residuais de fritura, sendo que, estã sendo conduzidos experimentos laboratoriais para verificar sua capacidade adsortiva para a extração de carotenoides a partir de óleos vegetais. Embora o tema deste trabalho seja focado a produção do carvão ativado, purificação do glicerol bruto e obtenção e extração de carotenoides, foram realizados trabalhos paralelos que resultaram em publicações no meio científico com abordagem em produção de álcool em gel glicerinado contendo compostos bioativos, síntese de éteres a patir de glicerol com potencial como aditivos de combustíveis e biocombustíveis, produção de carvão ativado e impacto ambiental, sínteses orgânicas empregando o catalisador sólido de sílica sulfonada, SiO2-SO3H, com ênfase na produção de 5-hidroximetil-2-furfural por desidratação de D-frutose, transesterificação-esterificação em tandem para produção de salicilato de metila a partir de ácido acetilsalicílico por irradiação de microondas e transesterificação de triacilglicerídeos empregando este catalisador isoladamente ou com sais de amônio quaternário em tolueno ou DMSO. Outrossim, foram produzidos trabalhos sobre aplicações de salicilato de metila e de reações de cetonas e poli-álcoois em auto-aldolização e cetalização sob irradiações de microondas. Diante os vários trabalhos produzidos, esta tese foi desenvolvida em capítulos, sendo o primeiro sobre a produção de carvão ativado, sua aplicação para purificação de glicerol bruto e extração de carotenoides. Por outro lado, dentre os trabalhos produzidos, para o capítulo dois adotou-se a síntese de 5-hidroximetil-2-furfural, empregando o catalisador de sílica sulfonada, SiO2-SO3H, em DMSO e sob irradição de microondas, sendo este produto um excelente bloco de construção para compostos de interesse industrial. Finalmente, o capítulo três trouxe anexo as produções científicas e perspectivas futuras, concluindo esta tese.
Separação seletiva de ésteres metílicos de ácidos graxos para a produção de biocombustíveis destinados à aviação
(UFVJM, 2019) Damasceno, Sandra Matias; Fabris, José Domingos; Nelson, David Lee; Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM); Fabris, José Domingos; Macedo, Alice Lopes; Santos, Sandro Luiz Barbosa dos; Arrudas, Sônia Ribeiro; Meira, Juliana Rocha
A crescente demanda energética mundial tem contribuído para o desenvolvimento de combustíveis a partir de fontes alternativas, que reduzam a dependência de combustíveis fósseis e a redução das emissões de gases poluentes, como COx, SOx e NOx, minimizando o impacto negativo ao ambiente. O biodiesel obtido pela reação de transesterificação de óleos e gorduras é uma alternativa ao uso do diesel de petróleo e, muitos estudos apontam para o seu uso em misturas com o diesel para o transporte aéreo. Assim como os combustíveis em geral, os combustíveis para aviação devem cumprir uma série de requisitos e padrões de qualidade estabelecidos por órgãos regulatórios como American Society of Testing and Materials (ASTM) e Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP). O objetivo deste estudo foi avaliar procedimentos de separação de ésteres de ácidos graxos leves (número de carbonos, C, da cadeia molecular do ácido graxo na composição do éster metílico, 5 ≤ C ≤ 12) do biodiesel da amêndoa da macaúba, por adsorção para a produção de misturas com o querosene mineral, em proporções volumétricas que assegurem o cumprimento das recomendações técnicas estabelecidas na Resolução ANP Nº 37, para QAV-1, ou na ASTM D1655, para o JET A1. Para a separação das frações de ésteres leves do biodiesel por adsorção foram testados como adsorventes: (i) carvão ativado preparado da torta da amêndoa da macaúba prensada, e (ii) zeólitas comerciais, também com expressiva capacidade específica de adsorção. Ambos os materiais foram testados para adsorção em batelada e em leito fixo. As características técnicas avaliadas do biodiesel produzido estão de acordo com os limites estabelecidos pela Resolução ANP Nº 45. Os resultados dos testes de separação do biodiesel leve mostram que os adsorventes utilizados funcionam como adsorventes e são eficientes na separação das frações mais leves da mistura total dos ésteres que formam o biodiesel. Os dados analisados indicam, de fato, a adsorção e a retenção na coluna sobretudo dos ésteres dos ácidos graxos C8, C10 e C12. O carvão ativado, de formas variadas de preparação tem sido usado como adsorvente em muitos outros processos de separação, mas não há citação na literatura científica sobre a retenção seletiva de ésteres de ácidos graxos de cadeias moleculares relativamente mais curtas sobre carvão ativado; as zeólitas, especificamente as dos tipos X e Y, têm sido reportadas para processos de separação de misturas de ácidos graxos saturados e insaturados. Os dados quantitativos das concentrações foram numericamente ajustados para o modelo de isoterma de Langmuir; os ensaios em coluna de leito fixo foram avaliados a partir das curvas de ruptura. Os resultados mostram que as frações de ésteres leves derivados do óleo da amêndoa da macaúba podem ser seletivamente obtidas por adsorção, abrindo perspectivas reais para a otimização da eficiência desta operação unitária para a análise de balanço do custo de produção e para o escalonamento da tecnologia, na preparação industrial de biodiesel de ésteres leves, destinado ao uso, em misturas com o querosene parafínico mineral, na propulsão de aeronaves.