Biodiesel production by ultrasound-assisted transesterification: State of the art and the perspectives

RESUMO -O processo contínuo proporciona um menor custo de produção, a qualidade do produto é uniforme, facilita o controle do processo e, diminuindo o volume do reator, reduz-se o tempo de retenção necessário para atingir conversões desejadas. O objetivo deste trabalho foi o estudo da produção de biodiesel em banho de ultrassom e modo contínuo. Para as reações de esterificação utilizou-se como substratos: ácido graxo vegetal (lote: PA 1060.525 A12); álcool etílico; Novozym 435 e Lipozyme TL IM. O sistema experimental utilizado neste trabalho consiste num reator de vidro empacotado, submerso em um banho de ultrassom. Estudou-se as razões molares (ácido graxo/etanol) 1:3 e 1:6 para as vazões de alimentação de substrato de 2,5 e 5 mL/min, 65 ºC e 132 Watts de potência ultrassônica. O excesso de álcool favoreceu a reação de esterificação sendo que as melhores conversões (95% em 6 min de reação) foram obtidas para a razão molar 1:6, vazão de 2,5 mL/min e mantendo-se estáveis. O aumento da vazão de alimentação diminuiu as conversões ficando em 87% e a substituição da Novozym 435 pela Lipozyme TL IM não apresentou conversões satisfatórias. INTRODUÇÃOO interesse industrial por tecnologias enzimáticas vem aumentando gradativamente, em meios não convencionais, as quais ampliaram consideravelmente o potencial de aplicação das enzimas como catalisadores em processos industriais (Castro et al. 2004). As lipases são enzimas naturalmente presentes no organismo dos seres vivos, responsáveis pelo metabolismo de óleos e gorduras. Estas enzimas possuem um grande potencial biotecnológico, pois em meio aquoso catalisam a hidrólise de triacilgliceróis, e em condições de baixa quantidade de água podem promover também reações de esterificação, interesterificação e transesterificação (Jaeger et al. 1999).O biodiesel (éster monoalquílico de ácido graxo) produzido a partir de óleos vegetais, gorduras animais e óleos de microalgas por transesterificação ou esterificação com álcoois de cadeia curta tem sido visto como promissora fonte renovável de combustíveis devido à sua biodegradabilidade, baixa toxicidade, renovabilidade e menor dependência de produtos petrolíferos (Encinar, 1999).Os ésteres alquílicos que compõem o biodiesel podem ser sintetizados via transesterificação, utilizando TAGs e álcoois, ou via esterificação, utilizando AGLs e álcoois.

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“…No entanto, o custo da lipase é o maior obstáculo para a utilização de lipases em produção de biodiesel industrial (Veljkovi´c et al, 2012).…”

Section: Resultados E Discussõesunclassified

Uso De Ultrassom Para a Produção De Biodiesel Em Modo Contínuo Utilizando Lipases

Zenevicz¹,

Santin²,

Oliveira³

et al. 2015

Anais Do XX Congresso Brasileiro De Engenharia Química

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“…Generally, AV has to be reduced to below 2 mg KOH/g (or M FFA < 1%) for transesterification [32,42,43]. In this study, AV of FAIE is expected to meet the Taiwan Biodiesel Standard, which is below 0.5 mg KOH/g.…”

Section: The Properties Of Jatropha Oilmentioning

confidence: 94%

Esterification of Jatropha Oil with Isopropanol via Ultrasonic Irradiation

et al. 2018

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Abstract:The reduction of high acid value (AV) of inedible jatropha oil (JO) by esterification with isopropanol (IPA), which is a common alcohol solvent waste in Taiwan's high-tech industry, was studied. The decrease of AV is beneficial for the subsequent transesterification to produce JO biodiesel (i.e., biodiesel of fatty acid isopropyl ester (FAIE)). Acid catalyst (H 2 SO 4 ) and a novel mixing/emulsion technique using ultrasound irradiation (UI) were applied to promote and facilitate the esterification process. The results showed that increased IPA/oil molar ratio (M IOE ) can significantly reduce the AV, kinematic viscosity (KV), density (ρ LO ), and water content (M W ) of esterified JO, while also providing the benefit of enhancing the yield (Y F ) of biodiesel of FAIE. For example, with M IOE = 5 at esterification temperature (T E ) = 394.2 K (393.8-394.7 K), a reduction of AV of 99.25% with Y F of 67.15% can be achieved. Free fatty acid (FFA) was reduced from 18.06 wt.% to 0.14 wt.%, indicating 17.92 wt.% out of 18.06 wt.% of FFA was esterified to FAIE. As a result, among the Y F of 67.15%, 49.23% (= 67.15 wt.% deducting 17.92 wt.%) was contributed by the transesterification of triglycerides. By esterification of high FFA-containing raw JO with acid catalyst, one can not only avoid saponification, but also reduce the loading of the subsequent alkali-catalyzed transesterification. Moreover, increasing T E from 394.2 to 454.4 K further reduced AV (from 0.27 to 0.084 mg KOH/g) and M W (from 0.27 to 0.043 wt.%), but, on the other hand, it increased KV (from 14.62 to 25.2 mm 2 /s) and ρ LO (from 901.6 to 913.3 kg/m 3 ), while it decreased Y F (from 67.15 to 25.84%). In sum, IPA was successfully used as a replacement for methanol in the esterification of JO while UI provided mixing/emulsion along with heating resulting from cavitation for the system.

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“…Este efeito observado ocorreu, provavelmente, devido à forma de imobilização da lipase e/ou do suporte utilizado, que interagiu negativamente com o fenômeno da cavitação levando a diminuição da estabilidade do biocatalisador. A reação de transesterificação utilizando B. cepacia imobilizada em SiO 2 -PVA atingiu 100% de conversão em ésteres etílicos no período de 8 h, enquanto a Novozym 435 forneceu a mesma conversão em 6 h. De acordo com Veljkovic et al (2012), o emprego do ultrassom pode aumentar a atividade enzimática do biocatalisador Novozym 435 em reações de transesterificação.…”

Section: Ultrassomunclassified

“…No sentido de minimizar este efeito, vários métodos já foram estudados para intensificação do processo de produção de biodiesel, tais como ultrassom e micro-ondas. A energia da irradiação ultrassônica pode ativar vários mecanismos que podem afetar as reações químicas e processos de forma positiva, que não são sempre conhecidos, além do mais o uso de tecnologia de micro-ondas pode auxiliar o processo de transesterificação resultando em tempos de reação mais rápidos (Cintas et al, 2010;Kanitar et al, 2011;Veljkovic et al, 2012) .…”

Section: Introductionunclassified

Aplicação De Diferentes Fontes De Energia Na Síntese Enzimática De Biodiesel Usando Óleo De Coco Bruto

Oliveira¹,

Rós²,

Carvalho³

et al. 2015

Anais Do XX Congresso Brasileiro De Engenharia Química

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RESUMO -O presente trabalho avaliou a eficiência de diferentes fontes de energia (aquecimento convencional, micro-ondas e ultrassom) na síntese enzimática de biodiesel a partir do óleo de coco bruto empregando etanol como agente acilante. As reações de transesterificação ocorreram a 40 °C empregando meios reacionais contendo óleo e etanol na razão molar óleo: etanol de 1:12 e utilizando como biocatalisadores Novozym® 435, lipase de Burkholderia cepacia imobilizada em diatomácea e imobilizada em suporte híbrido (SiO 2 -PVA). Nas reações submetidas ao aquecimento convencional foram obtidos rendimentos superiores a 98% para os três derivados imobilizados em tempos reacionais que variaram entre 24 a 72h. As reações assistidas por irradiação de micro-ondas alcançaram menores conversões em ésteres etílicos de 65-95%, dependendo do derivado imobilizado. O melhor desempenho foi alcançado nas reações conduzidas em ultrassom que forneceram rendimentos elevados (98%) com dois biocatalisadores (Burkholderia cepacia imobilizada em SiO 2 -PVA e Novozym 435) em 8 e 6h, respectivamente, reduzindo o tempo de reação estabelecido pelos processos que envolveram aquecimento convencional e micro-ondas.

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Biodiesel production by ultrasound-assisted transesterification: State of the art and the perspectives

Cited by 188 publications

References 92 publications

Uso De Ultrassom Para a Produção De Biodiesel Em Modo Contínuo Utilizando Lipases

Uso De Ultrassom Para a Produção De Biodiesel Em Modo Contínuo Utilizando Lipases

Esterification of Jatropha Oil with Isopropanol via Ultrasonic Irradiation

Aplicação De Diferentes Fontes De Energia Na Síntese Enzimática De Biodiesel Usando Óleo De Coco Bruto

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