Eficiência de uma lipase na transesterificação de óleo alimentar usado

Abstract

Os óleos alimentares usados (OAU) constituem um fluxo de resíduos de difícil gestão, e uma parte significativa destes, sobretudo provenientes do sector doméstico, ainda não possui um destino adequado. Actualmente, a produção de biodiesel é uma das operações de valorização mais promissora deste resíduo, face à procura de fontes de energia alternativas aos combustíveis de origem fóssil. O crescente interesse sobre a utilização dos biocombustíveis como substitutos dos carburantes derivados do petróleo deve-se às alterações climáticas, ao aumento do preço do petróleo e à segurança do abastecimento energético. O biodiesel é produzido através da reacção de transesterificação entre um óleo vegetal e um álcool, na presença de um catalisador. Todo o desenvolvimento do processo está estritamente relacionado com o tipo de catalisador e depende fortemente deste. O principal objectivo do presente trabalho consistiu em estudar a perda de actividade de um catalisador enzimático, - a enzima Novozyme® 435 - ao longo dos diversos ciclos sucessivos de utilização. Para tal, a reacção de transesterificação foi levada a cabo sob dois métodos distintos: uso de solvente (tert-butanol) e adição de metanol por estágios. A enzima virgem foi pré-tratada e as condições operatórias em ambos os métodos foram: T = 40ºC, razão mássica catalisador:OAU=10%, razão molar metanol:OAU=4:1, razão volumétrica de solvente: OAU 0,75 v/v (no método de adição de solvente) e agitação orbital de 200 rpm. No método de uso de solvente o maior rendimento em ésteres conseguido foi de 96%, e de 75% quando o metanol foi adicionado por estágios; ambos conseguidos no primeiro ciclo de utilização da enzima. Em qualquer um dos métodos observou-se uma perda de actividade da enzima, de ciclo para ciclo, sendo mais acentuada no método em que foi usado solvente. A lavagem/regeneração da enzima foi testada em ambos os métodos. Verificou-se que este procedimento não favoreceu a actividade enzimática, em qualquer dos métodos. Por outras palavras, o teor em ésteres não aumentou relativamente ao valor obtido no ciclo anterior, tendo mesmo diminuindo. A título de curiosidade, foram analisadas algumas propriedades do biodiesel produzido e verificou-se que, praticamente todos os limites impostos pela norma EN ISO 14214:2003 não eram cumpridos. Os objectivos da presente dissertação foram alcançados. Na literatura consultada existem poucos estudos sobre a produção de biodiesel, via catálise enzimática, principalmente quando a matéria-prima é o OAU. Com o presente trabalho pretendeu-se dar uma contribuição na imensa área dos biocombustíveis, sendo também uma alternativa de valorização viável a um resíduo de difícil gestão.

The waste cooking oils (WCO) are a difficult management waste stream, therefore a significant part of them do not have an appropriate destination. Currently, the production of biodiesel is one of the most promising recovery operations of this waste, in order to be an alternative energy source to fossil fuels. The increasing interest to use biofuels as substitutes for petroleum fuels are: the climate changes, increasing oil prices and security of energy supply.. Typically, biodiesel is produced through the transesterification reaction between an vegetable oil and an alcohol in the presence of a catalyst. The whole process development is closely related to the type of catalyst and strongly depends on him. The main objective of this work was to investigate the activity loss of the enzyme Novozyme® 435 throughout the several using cycles. For this, the transesterification reaction was carried out by two distinct methods: the use of solvent (tert-butanol) and addition of methanol through stages. The virgin enzyme was pre-treated and the operating conditions were: T = 40ºC , mass ratio catalyst:WCO=10%, molar ratio methanol:OAU=4:1, volume ratio of solvent 0.75 v/v (solvent method) and orbital agitation 200 rpm. The highest yield achieved esters content was 96% in the using solvent method and 75% when methanol was added in stages, both attained in the first cycle of the enzyme use. In either method there was a loss of enzyme activity from cycle to cycle, which was more evident in the solvent method. The enzyme regeneration was tested in both methods. It was found that this procedure did not improve the enzyme activity in any of the methods. In other words, the esters contents did not increased in comparison to those value obtained in the previous cycle. More, they decreased. Out of curiosity, it was analyzed some properties of produced biodiesel and it was observed that almost all limits imposed by EN ISO 14214:2003 were not fulfilled. The aims of this thesis have been achieved. In literature there are few studies on biodiesel production via enzymatic catalysis, especially when the raw material is the WCO. The current work was intended to give a contribution in the area of biofuels, which is also a viable alternative for recover a difficult management waste.