Otimização da metodologia TDSP para produção de biodiesel e projeto de planta piloto

Abstract

Neste trabalho realizou-se a otimização da metodologia TDSP (Transesterification Double Step Process) para produção de biodiesel. Para realizar o aprimoramento do processo, estudou-se a influência de oito parâmetros sobre a conversão dos triglicerídeos em ésteres metílicos, sendo eles: razão molar álcool/óleo e catalisador/óleo, temperatura e tempo de reação, para as duas etapas (catálise básica e ácida). Definidas as quantidades ótimas a serem utilizadas, passou-se para a síntese de biodiesel a partir do processo modificado utilizando-se três diferentes óleos: soja, linhaça e residual de frituras. A conversão foi calculada através da espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear de Hidrogênio. Para avaliar a qualidade do biodiesel produzido foi realizado um conjunto de dezesseis análises físico-químicas de acordo com metodologia determinada pela ANP. Como o produto sem tratamento não atingiu as especificações em boa parte dos parâmetros, foram estudados três processos de purificação: lavagem com água, adsorção com Celite® e adsorção com CCA. Concomitantemente, os dados obtidos a partir das sínteses em laboratório foram utilizados para o projeto de planta piloto seguindo a metodologia proposta. O processo modificado resultou em altos graus de conversão em biodiesel (97% para óleo de fritura e 99% para óleo de soja e de linhaça) e rendimentos significativamente elevados (αfritura: 86±5%, soja: 91 ±3% e α linhaça: 92 ±3%), para reações realizadas em escala laboratorial. A lavagem demonstrou ser o processo de purificação mais eficiente O biodiesel lavado atende todas as especificações impostas pela ANP anteriormente a adição de antioxidantes. Apesar da necessidade de algumas alterações e adaptações no projeto original da planta piloto para finalização dos testes, pode-se dizer que este procedimento grande potencial para produção de biodiesel, comprovando a aplicabilidade industrial do processo proposto.

This work was carried out to improve the Transesterification Double Step Process (TDSP) methodology for biodiesel production. To achieve the process’ improvement, the influence of eight parameters over the conversion of triglycerides into methyl esters were studied, which are: alcohol/oil and catalyst/oil molar ratio, reaction temperature and time, for both steps (basic and acid catalysis). Defined the optimum amounts to be used, biodiesel were synthesized using the modified process from three different oils: soybean, linseed and waste cooking. The conversion was calculated by means of Hydrogen Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy. To assess the quality of produced biodiesel a set of sixteen physical-chemical analyses were carried out in accordance with an ANP methodology. As the product without treatment did not reach the specifications in most of the parameters, three purification processes were studied: washing with water, Celite® adsorption and rice hull ash adsorption. Concurrently, the data obtained from the syntheses in the laboratory were used for the design of a pilot plant accordingly to the proposed methodology. The modified process resulted in high conversion degrees to biodiesel (97% for waste cooking oil and 99% for soybean and linseed oils) and significantly high yieldings (αwaste cooking: 86±5%, αsoybean: 91±3% e αlinseed: 92±3%), for the laboratory scale reactions. The washing demonstrated being the most efficient purification process. The washed biodiesel meets all ANP specifications before the antioxidant addition. In despite the needing of some changes and adjustments in the original pilot plant project for completion of testing, can be said that this procedure presents great potential for biodiesel production, testifying the industrial applicability of the proposed process.