Produção sustentável de Biodiesel: desenvolvimento de catalisadores verdes, transesterificação de óleo de cozinha residual e conversão do Glicerol em Triacetina

Several researches emerge in the search for energy alternatives to the use of fossil fuels, due to environmental concerns. Among the possibilities, there is biodiesel that allows the reduction of the use of diesel, contributing to the reduction of environmental impacts, as it is a natural and rene...

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Detalhes bibliográficos
Autor principal: Oliveira, Keverson Gomes de
Outros Autores: Santos, Luciene da Silva
Formato: doctoralThesis
Idioma:pt_BR
Publicado em: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Assuntos:
Química
Catalisadores verdes
Silicatos de sódio e potássio
Biodiesel
Óleo de cozinha residual
Triacetina
Cinzas da casca da banana e da tangerina
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA
Endereço do item:https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49876
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Produção sustentável de Biodiesel: desenvolvimento de catalisadores verdes, transesterificação de óleo de cozinha residual e conversão do Glicerol em Triacetina
description Several researches emerge in the search for energy alternatives to the use of fossil fuels, due to environmental concerns. Among the possibilities, there is biodiesel that allows the reduction of the use of diesel, contributing to the reduction of environmental impacts, as it is a natural and renewable source. This work proposed a sustainable process for the production of biodiesel from residual cooking oil (OCR), using low-cost and/or residual green catalysts from the ash of banana peels (BPC) and tangerine peels (TPC), in addition to of sodium and potassium silicates (SPS) originating from beach sand. Furthermore, the synthesis conditions for obtaining glycerol derivatives produced in the transesterification reaction were evaluated. The catalysts produced were characterized through the techniques, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), thermogravimetric analysis (TG/DTG), desorption at programmed temperature of CO2 (TPD-CO2) and analysis by the method deconvolution of the DTG and TPD-CO2 curves. Biodiesel was characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H and 13C NMR), TG/DTG using the deconvolution method on the DTG curves, density at 20 °C, kinematic viscosity at 40 °C and acidity index. To evaluate the yield of biodiesel synthesis, the parameters time, molar ratio A/O and catalyst concentration were varied. The solid materials BPC and TPC showed similar composition, with the majority presence of potassium carbonates and in the SPS, mainly potassium and sodium silicates were found. The TPD-CO2 analyzes indicated a greater number of basic sites in the SPS and BPC materials, with forces in the moderate to strong range, and weak sites in the TPC. The OCR biodiesels formed with the catalysts TPC, SPS and BPC showed conversions of 91.32%, 93.89% and 90.88%, respectively. Glycerol was mainly converted into glyceryl triacetate (triacetin) with the application of catalysts based on transition metal oxides, the 13C NMR spectra confirmed the synthesis, through the identification of the acetate carbonyl peaks present in the synthesized acetins. The process developed in this work is considered a more environmentally sustainable route for converting residual cooking oil into derivatives with higher added value. In this way, it is an alternative with less environmental impact to the conventional routes for obtaining biodiesel and triacetin.
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Among the possibilities, there is biodiesel that allows the reduction of the use of diesel, contributing to the reduction of environmental impacts, as it is a natural and renewable source. This work proposed a sustainable process for the production of biodiesel from residual cooking oil (OCR), using low-cost and/or residual green catalysts from the ash of banana peels (BPC) and tangerine peels (TPC), in addition to of sodium and potassium silicates (SPS) originating from beach sand. Furthermore, the synthesis conditions for obtaining glycerol derivatives produced in the transesterification reaction were evaluated. The catalysts produced were characterized through the techniques, X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence spectroscopy (XRF), thermogravimetric analysis (TG/DTG), desorption at programmed temperature of CO2 (TPD-CO2) and analysis by the method deconvolution of the DTG and TPD-CO2 curves. Biodiesel was characterized by 1H and 13C nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H and 13C NMR), TG/DTG using the deconvolution method on the DTG curves, density at 20 °C, kinematic viscosity at 40 °C and acidity index. To evaluate the yield of biodiesel synthesis, the parameters time, molar ratio A/O and catalyst concentration were varied. The solid materials BPC and TPC showed similar composition, with the majority presence of potassium carbonates and in the SPS, mainly potassium and sodium silicates were found. The TPD-CO2 analyzes indicated a greater number of basic sites in the SPS and BPC materials, with forces in the moderate to strong range, and weak sites in the TPC. The OCR biodiesels formed with the catalysts TPC, SPS and BPC showed conversions of 91.32%, 93.89% and 90.88%, respectively. Glycerol was mainly converted into glyceryl triacetate (triacetin) with the application of catalysts based on transition metal oxides, the 13C NMR spectra confirmed the synthesis, through the identification of the acetate carbonyl peaks present in the synthesized acetins. The process developed in this work is considered a more environmentally sustainable route for converting residual cooking oil into derivatives with higher added value. In this way, it is an alternative with less environmental impact to the conventional routes for obtaining biodiesel and triacetin. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Devido às preocupações ambientais, diversas pesquisas despontam na busca de alternativas energéticas ao uso de combustíveis fósseis. Entre as possibilidades, tem-se o biodiesel, que permite a redução do uso de diesel, contribuindo com a mitigação dos impactos ambientais, por ser de fonte natural e renovável. Este trabalho propôs um processo mais verde e sustentável de produção do biodiesel decorrente do óleo de cozinha residual (OCR), utilizando catalisadores de fontes naturais e/ou residuais, advindos das cinzas de cascas da banana (BPC) e da tangerina (TPC), além de silicatos de sódio e potássio (SPS) originários da areia da praia. Finalizando o ciclo de aproveitamento de resíduos, foram sintetizadas acetinas a partir do glicerol residual, produzido na reação de transesterificação. Os catalisadores produzidos foram caracterizados através das técnicas, difração de raios X (DRX), espectroscopia de fluorescência de raios X (FRX), análises termogravimétricas (TG/DTG), dessorção à temperatura programada de CO2 (TPD-CO2) e análise pelo método de deconvolução das curvas de DTG e TPD-CO2. O biodiesel produzido foi caracterizado por espectroscopia de ressonância magnética nuclear 1H e 13C (RMN 1H e 13C), TG/DTG aplicando-se método de deconvolução nas curvas de DTG, densidade a 20 °C, viscosidade cinemática a 40 °C e índice de acidez. Para melhor avaliação do rendimento das reações de obtenção do biodiesel de OCR com os catalisadores, foram aplicadas variações nos seguintes parâmetros de síntese: tempo (3-9 h), concentração do catalisador (2,5-10%) e razão molar álcool/óleo (A/O) (9:1-18:1). Os materiais sólidos BPC e TPC apresentaram composição majoritária de carbonato de potássio, e no SPS foi encontrado, principalmente, silicato de potássio e silicato de sódio. As análises de TPD-CO2 indicaram maior quantidade de sítios básicos nos materiais SPS e BPC, com forças na faixa de moderada a forte. No caso do catalisador TPC foi observado a presença de sítios fracos. O biodiesel de OCR formado com os catalisadores TPC, SPS e BPC apresentaram conversões de 91,3%, 93,9% e 90,9%, respectivamente. O glicerol foi convertido, principalmente, em triacetato de glicerina (triacetina) com aplicação de catalisadores a base de óxidos de metais de transição. Os espectros de RMN 13C confirmaram a síntese, através da identificação dos picos de carbonila de acetato presentes nas acetinas sintetizadas. O processo desenvolvido neste trabalho, é considerado uma rota ambientalmente mais sustentável para conversão do óleo de cozinha residual em derivados de maior valor agregado. Desta forma, é uma alternativa de menor impacto ambiental para as rotas convencionais para obtenção do biodiesel e triacetina. 2022-11-24T21:45:06Z 2022-11-24T21:45:06Z 2022-08-26 doctoralThesis OLIVEIRA, Keverson Gomes de. Produção sustentável de Biodiesel: desenvolvimento de catalisadores verdes, transesterificação de óleo de cozinha residual e conversão do Glicerol em Triacetina. Orientador: Luciene da Silva Santos. 2022. 148f. Tese (Doutorado em Química) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2022. https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/49876 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Universidade Federal do Rio Grande do Norte Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM QUÍMICA

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