Author(s):
Oliveira, Bárbara da Silva 
Date: 2010
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10773/3734
Origin: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Subject(s): Engenharia do ambiente; Óleos alimentares:Aproveitamento de resíduos; Biodiesel; Lipases; Esterificação
Description
Os óleos alimentares usados (OAU) constituem um fluxo de resíduos de difícil
gestão, e uma parte significativa destes, sobretudo provenientes do sector
doméstico, ainda não possui um destino adequado. Actualmente, a produção
de biodiesel é uma das operações de valorização mais promissora deste
resíduo, face à procura de fontes de energia alternativas aos combustíveis de
origem fóssil. O crescente interesse sobre a utilização dos biocombustíveis
como substitutos dos carburantes derivados do petróleo deve-se às alterações
climáticas, ao aumento do preço do petróleo e à segurança do abastecimento
energético. O biodiesel é produzido através da reacção de transesterificação
entre um óleo vegetal e um álcool, na presença de um catalisador. Todo o
desenvolvimento do processo está estritamente relacionado com o tipo de
catalisador e depende fortemente deste.
O principal objectivo do presente trabalho consistiu em estudar a perda de
actividade de um catalisador enzimático, - a enzima Novozyme® 435 - ao longo
dos diversos ciclos sucessivos de utilização. Para tal, a reacção de
transesterificação foi levada a cabo sob dois métodos distintos: uso de
solvente (tert-butanol) e adição de metanol por estágios. A enzima virgem foi
pré-tratada e as condições operatórias em ambos os métodos foram:
T = 40ºC, razão mássica catalisador:OAU=10%, razão molar
metanol:OAU=4:1, razão volumétrica de solvente: OAU 0,75 v/v (no método de
adição de solvente) e agitação orbital de 200 rpm.
No método de uso de solvente o maior rendimento em ésteres conseguido foi
de 96%, e de 75% quando o metanol foi adicionado por estágios; ambos
conseguidos no primeiro ciclo de utilização da enzima.
Em qualquer um dos métodos observou-se uma perda de actividade da
enzima, de ciclo para ciclo, sendo mais acentuada no método em que foi
usado solvente.
A lavagem/regeneração da enzima foi testada em ambos os métodos.
Verificou-se que este procedimento não favoreceu a actividade enzimática, em
qualquer dos métodos. Por outras palavras, o teor em ésteres não aumentou
relativamente ao valor obtido no ciclo anterior, tendo mesmo diminuindo.
A título de curiosidade, foram analisadas algumas propriedades do biodiesel
produzido e verificou-se que, praticamente todos os limites impostos pela
norma EN ISO 14214:2003 não eram cumpridos.
Os objectivos da presente dissertação foram alcançados. Na literatura
consultada existem poucos estudos sobre a produção de biodiesel, via catálise
enzimática, principalmente quando a matéria-prima é o OAU. Com o presente
trabalho pretendeu-se dar uma contribuição na imensa área dos
biocombustíveis, sendo também uma alternativa de valorização viável a um
resíduo de difícil gestão. The waste cooking oils (WCO) are a difficult management waste stream,
therefore a significant part of them do not have an appropriate destination.
Currently, the production of biodiesel is one of the most promising recovery
operations of this waste, in order to be an alternative energy source to fossil
fuels. The increasing interest to use biofuels as substitutes for petroleum fuels
are: the climate changes, increasing oil prices and security of energy supply..
Typically, biodiesel is produced through the transesterification reaction between
an vegetable oil and an alcohol in the presence of a catalyst. The whole
process development is closely related to the type of catalyst and strongly
depends on him.
The main objective of this work was to investigate the activity loss of the
enzyme Novozyme® 435 throughout the several using cycles. For this, the
transesterification reaction was carried out by two distinct methods: the use of
solvent (tert-butanol) and addition of methanol through stages. The virgin
enzyme was pre-treated and the operating conditions were: T = 40ºC , mass
ratio catalyst:WCO=10%, molar ratio methanol:OAU=4:1, volume ratio of
solvent 0.75 v/v (solvent method) and orbital agitation 200 rpm.
The highest yield achieved esters content was 96% in the using solvent method
and 75% when methanol was added in stages, both attained in the first cycle of
the enzyme use.
In either method there was a loss of enzyme activity from cycle to cycle, which
was more evident in the solvent method.
The enzyme regeneration was tested in both methods. It was found that this
procedure did not improve the enzyme activity in any of the methods. In other
words, the esters contents did not increased in comparison to those value
obtained in the previous cycle. More, they decreased.
Out of curiosity, it was analyzed some properties of produced biodiesel and it
was observed that almost all limits imposed by EN ISO 14214:2003 were not
fulfilled.
The aims of this thesis have been achieved. In literature there are few studies
on biodiesel production via enzymatic catalysis, especially when the raw
material is the WCO. The current work was intended to give a contribution in
the area of biofuels, which is also a viable alternative for recover a difficult
management waste. Mestrado em Engenharia do Ambiente
