Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/35136
Type: Tese
Title: Preparação e caracterização de biocatalisadores heterogêneos para a produção de biolubrificante
Authors: Iara Camila de Almeida Bolina
First Advisor: Adriano Aguiar Mendes
First Co-advisor: Érika Cristina Cren
First Referee: Paulo Waldir Tardioli
Second Referee: Jose Geraldo Nery
Third Referee: Adriana Silva França
metadata.dc.contributor.referee4: Kátia Cecília de Souza Figueiredo
Abstract: Nos últimos anos, os biolubrificantes vêm ganhando destaque em comparação com os lubrificantes convencionais à base de petróleo. Essa tendência é observada em quase todos os setores que contam com esses produtos, independentemente de suas aplicações. Os fatores que contribuem para essa tendência de crescimento são os problemas ambientais causados pelos lubrificantes convencionais e o esgotamento das reservas de petróleo que aumentam a necessidade de lubrificantes renováveis e biodegradáveis. Além disso, os biolubrificantes podem ser produzidos utilizando diversos tipos de matéria-prima oleaginosa e por meio de reações químicas distintas que podem ser eficientemente catalisadas por lipases imobilizadas, o que os torna bastante atrativos no contexto da Química Verde. Assim, suportes iônicos foram preparados via sequencial funcionalização da sílica de casca de arroz com (3- Glicidilóxipropil)trimetóxissilano (GPTMS) (Epx-SiO2) e ativação com glicina (Gli-Epx-SiO2) a fim de imobilizar a lipase de Thermomyces lanuginosus (TLL) por adsorção e posteriormente empregar o biocatalisador obtido na síntese de biolubrificante. A sílica da casca de arroz (RHS) foi selecionada como suporte com o objetivo de comparar o seu desempenho frente ao uso da sílica comercial (Immobead S60S). A sequencial funcionalização/ativação dos suportes à base de SiO2 foram confirmados por análises de MFA, MEV e Fisissorção de N2. A capacidade máxima de adsorção de TLL de 14,8 ± 0,1 mg/g e 16,1 ± 0,6 mg/g usando, respectivamente, RHS e Immobead S60S como suporte foi observada. O modelo de isotermas de Sips foi o que se ajustou melhor aos dados experimentais de adsorção de TLL. As atividades catalíticas da TLL imobilizada nos suportes foram analisadas por hidrólise da emulsão de azeite de oliva e síntese de estearato de butila via reação de esterificação. A atividade hidrolítica do biocatalisador preparado a partir do suporte de sílica comercial (357,6 ± 11,2 IU/g) foi ligeiramente superior ao Gli-Epx-SiO2 preparado com RHS (307,4 ± 7,2 IU/g). Por outro lado, foi similar para ambos os biocatalisadores a atividade catalítica na reação de esterificação (conversão em torno de 90% em 9-10h de reação) e a estabilidade operacional após 6 ciclos consecutivos de síntese de estearato de butila (biolubrificante) em sistemas descontínuos.
Abstract: In recent years, biolubricants have been gaining prominence in comparison with conventional petroleum-based lubricants. This trend is observed in almost all sectors relying on these products, regardless of their applications. The factors that contribute to such growing trend are the environmental problems caused by coventional lubricants and the depletion of oil reserves that have increased the need for renewable and biodegradable lubricants. In addition, biolubricants can be produced using several types of oleaginous feedstock and distinct chemical reactions that can be efficiently catalyzed by lipases, which make them quite attractive in the context of Green Chemistry. Thereby, ion-exchange supports have been prepared via sequential functionalization of silica-based materials with (3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane (GPTMS) (Epx-SiO2) and activation with glycine (Gly-Epx-SiO2) in order to immobilize lipase from Themomyces lanuginosus (TLL) via adsorption and then use the biocatalyst obtained in the synthesis of biolubricant. Rice husk silica (RHS) was selected as support with the aim of comparing its performance with commercial silica (Immobead S60S). Sequential functionalization/activation of SiO2-based supports has been confirmed by AFM, SEM and N2 adsorption-desorption analyses. Maximum TLL adsorption capacities of 14.8 ± 0.1 mg/g and 16.1 ± 0.6 mg/g using RHS and Immobead S60S as supports, respectively, have been reached. The Sips isotherm model has been used, which was well fitted to experimental data on TLL adsorption. Catalytic activities of immobilized TLL were assayed by olive oil emulsion hydrolysis and butyl stearate synthesis via an esterification reaction. Hydrolytic activity of the biocatalyst prepared with a commercial support (357.6 ± 11.2 IU/g) was slightly higher than that of Gly-Epx-SiO2 prepared with RHS (307.4 ± 7.2 IU/g). On the other hand, both biocatalysts presented similar activity (around 90% conversion within 9-10 h of reaction) and operational stability after 6 consecutive cycles of butyl stearate synthesis in batch systems.
Subject: Engenharia química
Biolubrificantes
Catálise
Lipase
Sílica
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/35136
Issue Date: 16-Oct-2020
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