Produção de biodiesel em um reator de micro-ondas utilizando catálise homogênea e heterogênea, e o desenvolvimento de modelos quimiométricos para quantificação
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
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Primeiro orientador
Membros da banca
Eder Domingos de Oliveira
Vany Perpetua Ferraz
Vany Perpetua Ferraz
Resumo
No presente trabalho, verificou-se a viabilidade da produção de biodiesel em um reator irradiado por micro-ondas, por meio da reação de transesterificação de óleo de soja com metanol como agente esterificante. A catálise homogênea, usando o metilato de sódio como catalisador, e a catálise heterogênea foram testadas afim de verificar a compatibilidade com as irradiações por micro-ondas. O catalisador heterogêneo foi preparado utilizando cascas de ovos de galinhas como material precursor. As técnicas analíticas utilizadas para a quantificação dos ésteres metílicos presentes no biodiesel foram a cromatografia a gás e a espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Um modelo planejado utilizando os espectros gerados do FTIR acoplado ao método quimiométrico de regressão dos mínimos quadrados parciais demonstrou ser um método de quantificação rápido e confiável. O estudo demonstrou que a irradiação por micro-ondas pode reduzir o tempo da reação de produção de biodiesel de horas para apenas alguns minutos quando comparado com o método convencional de agitação mecânica. A utilização de micro-ondas empregando a catálise heterogênea juntamente com a análise de FTIR são métodos promissores para a indústria desse biocombustível, uma vez que, resultam na redução significativa de custos e do tempo de produção e de análise.
Abstract
In this study, it the feasibility of production of biodiesel in a microwave-assisted reactor was verified. The transesterification reaction was carried out using soybean oil and methanol as esterifying agent. Homogeneous catalysis using sodium methoxide as a catalyst and heterogeneous catalysis were tested in order to verify the compatibility with microwave irradiation. The heterogeneous catalyst was prepared with chicken egg shells as precursor material. The analytical techniques used for quantification of the methyl esters present in the biodiesel were gas chromatography and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). A model designed using the spectra generated by FTIR coupled with a partial least squares regression (chemometric model), proved to be a fast and reliable method to quantify biodiesel. The study demonstrated that irradiation by microwaves can reduce the reaction time for biodiesel production from hours to a few minutes when compared with the conventional mechanical mixing method. The use of microwaves employing heterogeneous catalysis coupled with FTIR analysis are very promising methods for the biodiesel industry, since they can significantly reduce costs and time of production and analysis.
Assunto
Engenharia mecânica
Palavras-chave
Engenharia Mecânica