Biocatálise aplicada à valorização de óleos alimentares usados

Abstract

O crescente consumo de energia, bem como a possibilidade de esgotamento dos recursos não renováveis, tem fomentado a busca de fontes de energia alternativas. O biodiesel é um biocombustível obtido a partir de fontes renováveis e a sua utilização permite reduzir as emissões de gases com efeito de estufa. Nos últimos anos tem-se produzido biodiesel a partir de óleos alimentares usados (OAU), sendo que com esta aplicação valoriza-se um resíduo e simultaneamente produz-se um combustível “verde”. O biodiesel é produzido através das reações de transesterificação e/ou esterificação entre triglicerídeos e/ou ácidos gordos livres e um álcool, na presença de um catalisador. O rendimento do processo está estritamente relacionado com o tipo de catalisador e as condições que este opera. O principal objetivo do presente trabalho consistiu na avaliação do efeito de alguns parâmetros operacionais no desempenho de uma lípase imobilizada (Novozyme® 435), nomeadamente: (i) índice de acidez do óleo, (ii) razão mássica de enzima/óleo e (iii) método regeneração da enzima com vista à sua reutilização. Também foi objeto de estudo do presente trabalho a produção em contínuo, num (bior)reator tubular de leito fixo, de ésteres metílicos de ácidos gordos (FAME) usando a referida enzima. Registou-se um aumento rendimento em com o incremento do índice de acidez do óleo usado, o que indicia que a enzima catalisa simultaneamente as reações de esterificação e transesterificação. Relativamente à razão mássica de enzima/óleo, dentro da gama testada verificou-se um aumento do rendimento em FAME com a concentração da enzima em meio reacional. Dos vários solventes testados, a aplicação de solvente tert-butanol na regeneração (com incubação) da enzima foi o que melhores resultados teve. Finalmente, os resultados obtidos no ensaio de produção de FAME num biorreator contínuo são motivadores, criando expectativas de uma possível aplicação industrial no futuro.

The increasing energy consumption and the non-renewable resources depletion has encouraged the search for alternative energy sources. Biodiesel is a biofuel obtained from renewable sources which utilization allows aiming the reduction on greenhouse effect gases emissions. In the last few years, biodiesel has been produced from used cooking oil, since this application promotes the valorization of a waste and the production of a green fuel, simultaneously. Biodiesel is produced through transesterification reactions and/or esterification between triglycerides and/or fatty acids and an alcohol, in the presence of an appropriate catalyst. The efficiency of the process is strictly related with the type of catalyst and the operational conditions. The main goal of this study was to evaluate the effect of some operational parameters in an immobilized lipase’s performance (Novozyme® 435), namely: (i) oil’s acidity index, (ii) enzyme/oil mass ratio and (iii) applied treatment on the enzyme regeneration stage, in order to reutilize it. It was also a goal to study the production in a continuous regime, in a fixed bed bio(reactor), of fatty acid methyl esters (FAME) using the referred enzyme. It has been registered an increased efficiency on FAME with the oil acidity index rise, which indicates that the enzyme catalyzes simultaneously both the esterification and transesterification reactions. Concerning the enzyme/oil mass ratio , within the tested range, an increase was registered on FAME efficiency with enzyme concentration in the reactional medium. Among several solvents tested on enzyme washing, tert-butanol was the one with the better performance. Finally, the results obtained from the FAME production on a continuous bioreactor essay are motivating, creating some expectations on its possible future application at an industrial level.