Biodiesel e Glicerolquímica - Revisão de Pesquisas

Biodiesel

Biodiesel de algas

Avaliação do ciclo de vida combinatorial provendo dados para o projeto de processos de produção industrial de biodiesel de algas

Laura B. Brentner, Matthew J. Eckelman, and Julie B. Zimmerman; Combinatorial Life Cycle Assessment to Inform Process Design of Industrial Production of Algal Biodiesel; Environ. Sci. Technol., 2011, 45 (16), pp 7060–7067 - DOI: 10.1021/es2006995 - pubs.acs.org

O uso de algas como matéria-prima para a produção de biodiesel é uma indústria em rápido crescimento nos Estados Unidos e no mundo. A avaliação do ciclo de vida (ACV) é apresentada comparando vários métodos, propostos ou em desenvolvimento, para o biodiesel de algas para propiciar dados das rotas mais promissoras para a produção sustentável em larga escala. Para esta análise, o sistema é dividido em cinco etapas de processo distintas: (1) o cultivo de microalgas, (2) a colheita e/ou desidratação, (3) a extração de lipídios, (4) a conversão (transesterificação) em biodiesel, e (5) gestão de subprodutos. Um número de opções de tecnologia são consideradas para cada etapa do processo e combinações diversas de tecnologias são avaliadas pelos seus impactos ambientais do ciclo de vida. A opção ideal para cada etapa do processo é selecionada gerando um melhor cenário, composto por uma fotobiorreator de tela plana fechado e transesterificação direta de células de algas com metanol supercrítico. Para uma unidade funcional de biodiesel de 10 GJ (gigajoules), o melhor sistema de produção no caso gera uma economia de demanda energia acumulada demais de 65 GJ, reduzindo o consumo de água em 585 m³ e diminuindo as emissões de gases de efeito estufa em 86% em comparação com um caso de cenário de industrial típica do início das práticas, destacando a importância da inovação tecnológica no processamento de algas e fornecendo orientação sobre modos de produção promissores.

Biodiesel de óleo de algodão

Co-geração de biodiesel e farelo de sementes não-tóxicas de algodão através de transesterificação alcalina in situ

Junfeng Qian and Zhi Yun; Cogeneration of Biodiesel and Nontoxic Cottonseed Meal from Cottonseed through in Situ Alkaline Transesterification; Energy Fuels, 2009, 23 (1), pp 507–512 - DOI: 10.1021/ef800518u - pubs.acs.org

No presente trabalho a transesterificação alcalina in situ de óleo de algodão com metanol para a produção de biodiesel e farelo de algodão não tóxico foi estudada. O éster metílico de ácidos graxos de óleo de algodão poderiam ser produzidos de forma satisfatória por transesterificação alcalina in situ de óleo de algodão. Os resultados experimentais dos métodos de remoção da água de pré-tratamento de caroço de algodão moído mostrou que a lavagem de metanol foi melhor do que a secagem em forno a vácuo. Após pré-tratamento de água retirada de algodão moído com lavagem por metanol, as influências da concentração de NaOH em metanol, diferentes proporções molares de metanol em relação ao óleo, a temperatura de reação e o tempo de reação na conversão de algodão e livre de gossipol [NOTA 1] de conteúdo em farelo de algodão foram, respectivamente, investigados por experimentos monofatores. Então, a importância dos fatores foi investigada pelos projetos ortogonais. As condições de reação para a conversão máxima de óleo de algodão em FAME foram identificadas usando métodos estatísticos de design experimental. Para o moído de algodão da lavagem de metanol, uma conversão de 98% pode ser alcançada com o tempo de reação de 3 h, 0,06 mol /L de concentração de NaOH em metanol, relação molar metanol / óleo de130:1, e temperatura de reação de 40 ° C. As propriedades dos ésteres metílicos de óleo de algodão preparado por transesterificação alcalina in situ atingiu as especificações ASTM para o biodiesel. Sob condições de reação, o teor de gossipol livre no farelo de algodão poderia ser reduzida para 0,010%, o que foi muito abaixo do padrão FAO, e a ração não tóxica de algodão poderia ser usados como recurso proteico para a alimentação animal.

Nota 1: Gossipol (C₃₀H₃₀O₈) é um composto polifenólico de cor amarela, um pigmento que interfere quando se utiliza o farelo de algodão na alimentação animal, deve ser tratado termicamente e utilizar sulfato ferroso; mesmo assim é altamente tóxico para animais monogástricos. - www.bioscreening.net - Gossypol

Biodiesel de óleo de canola

Transesterificação do óleo de canola a biodiesel utilizando MgO carregado com KOH como catalisador heterogêneo

Oguzhan Ilgen and A. Nilgun Akin; Transesterification of Canola Oil to Biodiesel Using MgO Loaded with KOH as a Heterogeneous Catalyst; Energy Fuels, 2009, 23 (4), pp 1786–1789 - DOI: 10.1021/ef800345u - pubs.acs.org

Neste estudo, a transesterificação do óleo de canola com metanol foi estudada em um sistema heterogêneo, usando como catalisadores de MgO apoiando KOH. Todos os catalisadores foram preparados por impregnação com umidade incipiente de uma solução aquosa de KOH com o apoio de MgO. Os efeitos da relação molar metanol/óleo de canola, temperatura de reação, cargas de KOH, e do tempo de reação na produção de biodiesel foram investigados. O catalisador com 20% em peso KOH carregado em MgO deu a maior basicidade e a melhor atividade catalítica para esta reação.O mais alto valor de conversão de óleo de canola de 99,36% e o maior rendimento de 95,05% FAME foram obtidos.

Biodiesel de óleo de palma

Avaliação do Ciclo de Vida de um sistema de óleo de palma com produção simultânea de biodiesel e óleo de cozinha em Camarões

Wouter M. J. Achten, Pieter Vandenbempt, Joana Almeida, Erik Mathijs and Bart Muys; Life Cycle Assessment of a Palm Oil System with Simultaneous Production of Biodiesel and Cooking Oil in Cameroon; Environ. Sci. Technol., 2010, 44 (12), pp 4809–4815 - DOI: 10.1021/es100067p - pubs.acs.org

O uso de óleo de palma como biocombustível tem sido fortemente debatido por seus conflitos de uso da terra com a natureza e sua competição com a produção de alimentos, sendo um produto número um mundial em se tratando de óleo de cozinha. Nesse contexto, apresentamos uma avaliação do ciclo de vida de um processo de produção de óleo de palma produzindo biodiesel e óleo de cozinha, incorporando o impacto do uso da terra e avaliando o efeito do tratamento de efluentes da fábrica de óleo de palma (POME) antes da eliminação. Os resultados mostram que a exigência de energia não renovável​, potencial de aquecimento global (GWP), mudança para o uso exclusivo da terra, e o potencial de acidificação são inferiores aos das alternativas fósseis. No entanto, o sistema dispara um aumento no potencial de eutrofização (EP) em comparação com a referência de combustíveis fósseis. Este sistema mostra menos exigência de energia, aquecimento global e redução da acidificação, e aumenta menos a eutrofização em comparação com a referência que o mesmo sistema convertendo todo o óleo de palma em biodiesel (sem produção de óleo de cozinha). A ocupação por “gatilhos” (triggers) de óleo de palma no ecossistema causa perda de qualidade (EQ) de 30-45% em comparação com a vegetação natural potencial . Além disso, a mudança do uso da terra, desencadeia uma dívida de carbono neutralizando a redução GWP para 45-53 anos. Os cenários de tratamento POME revelam um intercâmbio entre GWP e EP.

Processos e Reatores para Biodiesel

Síntese rápida de Biodiesel a Alta Vazão em Reatores Microestruturados

Peiyong Sun, Bin Wang, Jianfeng Yao, Lixiong Zhang and Nanping Xu; Fast Synthesis of Biodiesel at High Throughput in Microstructured Reactors; Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 49 (3), pp 1259–1264 - DOI: 10.1021/ie901320s - pubs.acs.org

Transesterificação do óleo de algodão e metanol com KOH como catalisador para a produção de biodiesel foi realizado em reatores microestruturados em tempos de permanência de menos de 1 min e altas taxas de fluxo. O sistema de reação incluiu um micromisturador que foi conectado a um capilar de aço inoxidável (com diâmetro interno de 0,6 mm) ou um tubo de PTFE (diâmetro interno de 3 mm, embalado com anéis de Dixon), onde a reação é suposta acontecer. As influências do tipo de micromisturador, o tempo de residência, a proporção molar de metanol-óleo, a vazão, o tipo de loop de atraso, e as temperaturas de reação abaixo e acima do ponto de ebulição do metanol foram examinados. Padrões de fluxo sob condições diferentes também foram examinados em microtubos transparentes. Os resultados indicaram que micromisturadores de multilaminação exibem uma maior eficiência na produção de biodiesel do que micromisturadores do tipo T e J simples. A maior produção de biodiesel poderia ser obtida em temperaturas de reação acima do ponto normal de ebulição do metanol. Usando o capilar de aço inoxidável como o loop de atraso, a produção de biodiesel atingiu 94,8% nas condições de uma relação molar de metanol-óleo de 8:1, uma vazão de 2,5 mL / min, um tempo de residência de 44 s, e uma temperatura de reação de 70°C. Sob tais circunstâncias, a queda de pressão foi de 0,8MPa. Ao utilizar o tubo de PTFE cheio de anéis de Dixon com loop de atraso, o rendimento de biodiesel chegou a 99.5% na mesma proporção de metanol ao óleo e temperatura de reação, um fluxo de 10 mL / minuto, e um tempo de residência de 17 s. A queda de pressão foi de 0,7 MPa. Assim, produção de biodiesel muita rápido na alta taxa de transferência pode ser obtida em reatores microestruturados.

Glicerolquímica

Remoção de glicerol na produção de biodiesel

A remoção do catalisador residual a partir de glicerol em biodiesel bruto simulado por hidrogenólise por propilenoglicol glicerol

Chuang-Wei Chiu, Mohanprasad A. Dasari, Willam R. Sutterlin, and Galen J. Suppes; Removal of Residual Catalyst from Simulated Biodiesel's Crude Glycerol for Glycerol Hydrogenolysis to Propylene Glycol; Ind. Eng. Chem. Res., 2006, 45 (2), pp 791–795 - DOI: 10.1021/ie050915s - pubs.acs.org

A remoção de sódio de soluções de glicerol por cristalização/precipitação de hidroxiapatita (HAP), através da co-adição de cal [Ca(OH)₂] e ácido fosfórico foi avaliada como um meio para remover catalisador solúvel do subproduto glicerina da produção de biodiesel. Íons de fosfato precipitados como hidroxiapatita reagindo com hidróxido de cálcio e íons.Cristais sementea e pH impactam a cristalização. O rendimento diminuiu devido à polimerização de glicerol em valores de pH elevado (pH ≥ 11). A remoção contínua de fosfato por um método de coluna de cal embalada também foi avaliada para o processo em considerações de scale-up. Temperaturas mais elevadas favoreceram a eficiência de remoção de fosfato com temperaturas mais altas elevando o pH e da região de supersaturação dos efluentes respectivos para o nível desejado para a cristalização / precipitação da HAP. A adequação do produto resultante foi avaliada como matéria-prima para a produção de propilenoglicol por hidrogenólise. O rendimento de propilenoglicol aumentou com o aumento do pH do filtrado.