Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10773/9328
Title: Biodiesel fuel formulation
Other Titles: Formulação de biodiesel
Author: Pinto, Maria Jorge Pratas de Melo
Advisor: Coutinho, João Manuel da Costa e Araújo Pereira
Santos, Sílvia Maria Carriço dos
Keywords: Engenharia química
Biodiesel
Biocombustíveis
Ácidos gordos
Viscosidade
Defense Date: 2012
Publisher: Universidade de Aveiro
Abstract: O consumo de energia a nível mundial aumenta a cada dia, de forma inversa aos recursos fósseis que decrescem de dia para dia. O sector dos transportes é o maior consumidor deste recurso. Face ao actual cenário urge encontrar uma solução renovável e sustentável que permita não só, diminuir a nossa dependência de combustíveis fósseis mas fundamentalmente promover a sua substituição por energias de fontes renováveis. O biodiesel apresenta-se na vanguarda das alternativas aos combustiveis derivados do petróleo, para o sector dos transportes, sendo considerado uma importante opção a curto prazo, uma vez que o seu preço pode ser competitivo com o diesel convencional, e para a sua utilização o motor de combustão não necessita de alterações. O biodiesel é uma mistura líquida, não tóxica, biodegradável de ésteres de ácidos gordos, sem teor de enxofre ou compostos aromáticos, apresenta boa lubricidade, alto número de cetano, e origina emissões gasosas mais limpas. O presente trabalho contribui para um melhor conhecimento da dependência das propriedades termofisicas do biodiesel com a sua composição. A publicação de novos dados permitirá o desenvolvimento de modelos mais fiáveis na previsão do comportamento do biodiesel. As propriedades densidade e viscosidade são o espelho da composição do biodiesel, uma vez que dependem directamente da matéria prima que lhe deu origem, mais do que do processo de produção. Neste trabalho os dados medidos de densidade e viscosidade de biodiesel foram testados com vários modelos e inclusivamente foram propostos novos modelos ajustados para esta família de compostos. Os dados medidos abrangem uma ampla gama de temperaturas e no caso da densidade também foram medidos dados a alta pressão de biodiesel e de alguns ésteres metilico puros. Neste trabalho também são apresentados dados experimentais para o equilíbrio de fases sólido-liquído de biodiesel e equlibrio de fases líquidolíquido de alguns sistemas importantes para a produção de biodiesel. Ambos os tipos de equilíbrio foram descritos por modelos desenvolvidos no nosso laboratório. Uma importância especial é dado aqui a propriedades que dependem do perfil de ácidos gordos da matéria-prima além de densidade e viscosidade; o índice de iodo e temperature limite de filtrabalidade são aqui avaliados com base nas considerações das normas. Os ácidos gordos livres são um sub-produto de refinação de óleo alimentar, que são removidos na desodoração, no processo de purificação do óleo. A catálise enzimática é aqui abordada como alternativa para a conversão destes ácidos gordos livres em biodiesel. Estudou-se a capacidade da lipase da Candida antartica (Novozym 435) para promover a esterificação de ácidos gordos livres com metanol ou etanol, utilizando metodologia de superfície de resposta com planeamento experimental. Avaliou-se a influência de diversas variáveis no rendimento da reacção.
World energy consumption rises every day and, inversely, fossil fuel resources are dwindling day by day. Transportation sector is the bigger consumer of oil. Faced with the actual scenario a renewable and sustenable alternative is needed, not just to decrease our dependence of petroleum but also to base our power in a renewable source. Biodiesel is at the forefront of the alternatives to petroleum based fuels in the transportation sector, being considered an important short-time option since its price can be competitive with conventional diesel and no motor changes are required. Biodiesel consists on a liquid blend of, non toxic, biodegradable fatty acid esters, with non sulfur and aromatic content, good lubricity, high cetane number, nontoxic character of their exhaust emissions and cleaner burning. Aiming at tuning biodiesel to optimize the fuel composition, the present work contributes for a better knowledge of de depencende of thermophysical properties of biodiesel on their compositon. New data is required to help in the development of reliable models to predict biodiesel behavior. Density and viscosity data are a mirror of biodiesel composition, as both depend on the raw material, more than the production process. New data of density and viscosity were measured and respective models were tested and compared, and new adjusted parameters proposed for this family of compounds. The measured data include a wide range of temperatures and in the case of density data were also measured at high pressure for biodiesel and some pure methyl esters. This work also reports experimental data for the solid-liquid-phase equilibria of biodiesel and, liquid-liquid equilibria of some important systems in biodiesel production. Both type of equilibria were described with models developed in our laboratory. A special importance is here given to properties that depend on fatty acid profile of raw material besides density and viscosity; the iodine value, and cold filter plugging point are here evaluated based on norm considerations. Free Fatty Acids (FFA) are a by-product in edible oil refining, that are removed in the deodorizing step on oil purification. Enzymatic catalysis is here studied as an alternative to convert this by-product into biodiesel. The ability of immobilized lipase from Candida antartica (Novozym 435) to catalize the esterification of FFA with methanol and ethanol were evaluated using response surface methodology with an experimental design. Influence of several variables were evaluated in the yield of reaction.
Description: Doutoramento em Engenharia Química
URI: http://hdl.handle.net/10773/9328
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