Dissertação

Estudo da catálise enzimática para produção de biodiesel a partir de óleo residual de andiroba (carapa guianensis aubl.)

A andiroba (Carapa guianensis Aubl.) é a espécie oleaginosa nativa mais explorada na Amazônia Ocidental e uma grande quantidade de resíduos é gerada durante a extração do seu óleo. Levando em consideração o conceito de biorrefinaria, que se baseia no aproveitamento de matérias-primas e seus resíduos...

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Autor principal: Rocha, Yara Lins
Outros Autores: http://lattes.cnpq.br/3990466132845936
Grau: Dissertação
Idioma: por
Publicado em: Universidade Federal do Amazonas 2019
Assuntos:
Carapa guianensis Aulb
Candida rugosa
Hidrólise
Biodiesel
Andiroba
Hydrolysis
CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: QUÍMICA
Acesso em linha: https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/6888
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spelling oai:https:--tede.ufam.edu.br-handle-:tede-68882021-09-18T05:03:19Z Estudo da catálise enzimática para produção de biodiesel a partir de óleo residual de andiroba (carapa guianensis aubl.) Rocha, Yara Lins Nunomura, Sergio Massayoshi http://lattes.cnpq.br/3990466132845936 http://lattes.cnpq.br/6054286603565488 Albuquerque, Patricia Melchionna http://lattes.cnpq.br/1177407730126204 Wiedemann, Larissa Silveira Moreira http://lattes.cnpq.br/9502116548842890 Carapa guianensis Aulb Candida rugosa Hidrólise Biodiesel Andiroba Hydrolysis CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA: QUÍMICA A andiroba (Carapa guianensis Aubl.) é a espécie oleaginosa nativa mais explorada na Amazônia Ocidental e uma grande quantidade de resíduos é gerada durante a extração do seu óleo. Levando em consideração o conceito de biorrefinaria, que se baseia no aproveitamento de matérias-primas e seus resíduos; este trabalho estudou alternativas para a utilização do óleo residual de andiroba. As tortas de prensagem mecânica de andiroba foram extraídos por maceração à frio com hexano e resultaram em 10% de óleo residual de andiroba com cerca de 2% de material insaponificável, principalmente limonoides. Esses constituintes tem valor agregado por suas propriedades biológicas. Para separar esses constituintes do óleo residual, empregou-se a cromatografia em coluna aberta com sílica e resina Diaion HP-20, obtendo uma fração com os limonóides em mistura com ácidos graxos livres; e outra com triacilglicerídeos. O óleo residual livre de limonoides foi então avaliado pelo processo de hidroesterificação, catalisado por lipases seguida da esterificação com catalisador heterogêneo tanto pela via metílica como etílica. A atividade hidrolítica de diferentes lipases foi avaliada frente ao óleo de andiroba e dentre elas destacou-se a lipase de Candida rugosa. Os parâmetros ótimos para uma maior taxa de hidrólise utilizando essa enzima foram determinados por um planejamento fatorial composto central e análise de superfície de resposta. Os parâmetros ótimos para uma taxa de conversão de 94% foram 50°C, pH=7,0 e 10% de óleo. Essas condições foram confirmadas experimentalmente em maior escala num reator de vidro. Reações sequenciais foram realizadas para avaliar a possibilidade de reutilizar a fração enzimática, verificou-se que essa fração consegue catalisar dois ciclos de reações com rendimento de 92%. O monitoramento de todas as reações de hidrólise foi realizado com quantificação dos triacilglicerídeos e ácidos graxos livres pela técnica de CCD-VideoScan para maior confiabilidade. As reações de esterificação foram realizadas com etanol e metanol, respectivamente a 70°C e 60°C, um a razão molar de óleo:álcool de 1:6 e com 2% de catalisador Fe2(SO4)3, resultando em rendimentos de 86% e 91% de ésteres, respectivamente para a via etílica e metílica. O processo de hidrólise enzimática associada à esterificação por catálise heterogênea apresentou resultados promissores, que podem permitir o uso desta matéria-prima residual para produção de biodiesel. Andiroba (Carapa guienensis Aubl.) is considered the most explored oilseed plant species in the Brazilian Amazon and a large amount of residues are generated due to its exploitation. In this work, we evaluated modern concepts adopted by biorefineries, in order to better use the raw materials and the residues of andiroba. The marc produced during the extraction of seeds of andiroba by mechanical pressing was chemically extracted by maceration with hexanes. We obtained 10% of andiroba residual oil that contained 2% of limonoids. These compounds have commercial value because of their biological properties. We were able to separate these compounds from the oil by open column chromatography over silica gel and DIAION HP-20. Two fractions were obtained, one containing the limonoids along with free fatty acids and a second mostly containing triacylglycerides. Then the andiroba residual oil (free of limonoids) was evaluated to produce biodiesel by a two-step process involving enzymatic hydrolysis with lipase and esterification by heterogeneous catalysis, with methanol and ethanol. First the hydrolytic activity of different commercial available lipases was assayed with andiroba residual oil as substrate. The lipase from Candida rugosa showed the best results. The best enzymatic conditions were determined by central composite and response surface design. The optimal conditions, considering a 94% rate conversion were determined at 50°C, pH=7,0 and 10% of substrate. These conditions were experimentally confirmed at larger scale in a glass-reactor. We have also evaluated the reuse of the enzymatic fraction in different reaction cycles and were able to reuse it twice with steady yield of 92%. The time-course and yield of all enzymatic reactions were determined by TLC-videoscan technique to ensure the reliability of results. The esterification step was achieved with 2% of Fe2(SO4)3, a molar ratio of oil and alcohol of 1:6, at 70°C (ethanol) and 60°C (methanol). The yield obtained for biodiesel was 86% and 91% for ethanol and methanol, respectively. The obtained results for this two-step process (enzymatic hydrolysis followed by esterification by heterogeneous catalysis) with andiroba residual oil were very promising, especially to ethyl biodiesel production. CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior 29/08/2018 - 17/09/2021 2019-01-22T15:42:22Z 2018-08-29 Dissertação ROCHA, Yara Lins. Estudo da catálise enzimática para produção de biodiesel a partir de óleo residual de andiroba (carapa guianensis aubl.). 2018. 113 f. Dissertação (Mestrado em Química) - Instituto de Ciências Exatas, Universidade Federal do Amazonas, Manaus, 2018. https://tede.ufam.edu.br/handle/tede/6888 por Acesso Aberto http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ application/pdf Universidade Federal do Amazonas Instituto de Ciências Exatas Brasil UFAM Programa de Pós-graduação em Química
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