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http://hdl.handle.net/1843/51267| Type: | Dissertação |
| Title: | Estudo do coprocessamento de óleos vegetais para a conversão de bio- hidrocarbonetos na faixa do querosene de aviação |
| Other Titles: | Study of the co-processing of vegetable oils for the conversion of bio-hydrocarbons in the jet fuel range |
| Authors: | Natália Lima Luiz |
| First Advisor: | Vânya Márcia Duarte Pasa |
| First Co-advisor: | Henrique dos Santos Oliveira |
| First Referee: | Rita de Cássia de Oliveira Sebastião |
| Second Referee: | Gisele Cristina Rabelo Silva |
| Abstract: | O bioquerosene de aviação e o diesel verde são os principais representantes dos chamados combustíveis drop-in, que além de serem renováveis, possuem composição e propriedades análogas aos combustíveis oriundos do petróleo, o que permite a sua substituição total ou parcial. Uma das rotas mais utilizadas para a produção de combustíveis drop-in é a rota de hidroprocessamento de ésteres e ácidos graxos (HEFA) e neste trabalho esta rota foi utilizada para a produção de bio-hidrocarbonetos a partir do coprocessamento de óleos vegetais como os óleos da polpa e da amêndoa de macaúba e os óleos comercial e residual de soja. A macaúba é uma palmeira nativa brasileira que apresenta alta produtividade de óleo e a soja, por sua vez, é a oleaginosa mais produzida em território nacional. As matérias-primas foram caracterizadas por espectroscopia na região do infravermelho e por cromatografia a gás. Além disso, foram realizados ensaios para determinar os índices de acidez, iodo e saponificação, a densidade relativa, o perfil graxo, o poder calorífico, o teor de umidade e a viscosidade cinemática a 40 °C. Os catalisadores foram preparados e caracterizados por difração de raios X e espectrometria de emissão atômica por plasma acoplado indutivamente. A síntese dos bio-hidrocarbonetos foi catalisada por paládio suportado em óxido de magnésio (Pd/MgO), com as seguintes condições: 20 bar de hidrogênio a 350°C por 4 horas em agitação mecânica de 150 rpm. Os produtos obtidos a partir do coprocessamento do óleo da polpa de macaúba com o óleo de soja mostraram-se mais promissores, com 86 % de rendimento para bio-hidrocarbonetos. E cerca de 56 % desses bio-hidrocarbonetos apresentaram tamanho de cadeia na faixa do querosene de aviação (C9-C16), sendo compostos majoritariamente por parafinas lineares, apresentando um poder calorífico de 44,96 MJ/kg, valor adequado para seu uso como combustível. Para estudo comparativo, reações adicionais foram feitas, variando-se os metais impregnados no suporte do catalisador, para tal testaram-se o cobalto (Co), níquel (Ni) e rutênio (Ru). Ademais, variou-se a atmosfera reacional, substituindo-se o H2 por N2. Os produtos dos testes adicionais também apresentaram bons rendimentos (51-71 %) em bio-hidrocarbonetos, especialmente em bio-hidrocarbonetos na faixa do querosene de aviação. Destaca-se que os resultados obtidos neste trabalho, além de inéditos e promissores, também contribuem para um mundo mais sustentável, uma vez que estes têm potencial para serem usados em escala industrial para a produção de bioquerosene, além de diesel verde e biogasolina. |
| Abstract: | Sustainable aviation fuel and green diesel are the main representatives of the drop-in fuels, which, in addition to being renewable, have similar composition and properties of fuels derived from petroleum, which allows their total or partial replacement. One of the most used routes to produce drop-in fuels is the hydroprocessing of esters and fatty acids (HEFA) and in this work this route was used to produce bio-hydrocarbons from the co-processing of vegetable oils such as macauba pulp oil, macauba almond oil, soybean oil and used cooking oil. Macauba is a native Brazilian palm tree that has high oil productivity and soybean is the most produced oilseed in Brazil. The feedstocks were characterized by infrared spectroscopy and gas chromatography. In addition, tests were carried out to determine acidity, iodine and saponification indexes, relative density, fatty profile, heat of combustion, water content and kinematic viscosity at 40 °C. The catalysts were prepared and characterized by X-ray diffraction and inductively coupled plasma optical emission spectroscopy. The bio-hydrocarbons synthesis was catalyzed by palladium supported on magnesium oxide (Pd/MgO), with the following conditions: 20 bars of hydrogen at 350°C for 4 hours in stirring speed of 150 rpm. The products with the best performance were obtained from the co-processing of macauba pulp oil with soybean oil with 86 % yield for bio-hydrocarbons. The yield for bio-hydrocarbons with the carbon length of the jet fuel range (C9 -C16) was 56 %, which composed mainly of linear paraffins, with heat of combustion of 44.96 MJ/kg, a suitable value for its use as fuel. For comparison, additional reactions were carried out, varying the metals impregnated in the catalyst support, for this purpose cobalt (Co), nickel (Ni) and ruthenium (Ru) were tested. Furthermore, the reaction atmosphere was varied, replacing H2 with N2. The products from the additional tests also showed good yields (51-71 %) on bio-hydrocarbons, especially on bio-hydrocarbons in the jet fuel range. The results obtained in this work, in addition to being unprecedented and promising, also contribute for a more sustainable world, since they have the potential to be used on an industrial scale to produce jet fuel, besides green diesel and biogasoline. |
| Subject: | Tecnologia química Biocombustíveis Óleos vegetais como combustível Aviões – Combustíveis Macaúba Óleo de soja Recursos naturais renováveis Catalisadores de paládio Óxido de magnésio Hidrocarbonetos Análise espectral Análise cromatográfica Catálise |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ICX - DEPARTAMENTO DE QUÍMICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Química |
| Rights: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/51267 |
| Issue Date: | 15-Feb-2023 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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