Dissertações em Engenharia Química (Mestrado) - PPGEQ/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2309

O Mestrado Acadêmico iniciou-se em 1992 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química (PPGEQ) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Craqueamento termocatalítico da borra de neutralização do óleo de palma (Elaeis guineensis) em escala piloto
(Universidade Federal do Pará, 2013-06-21) ABREU, Deise Hellen Soares de; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456
Os subprodutos das indústrias de refino de óleo e de biodiesel, como a borra de neutralização, são bastante extensivos e devido a sua baixa pureza e valor econômico constituem uma problemática para essas indústrias no descarte e destinação, sendo de fundamental interesse pesquisas para a utilização desse rejeito. Portanto, este trabalho visa investigar uma alternativa viável, econômica e ambiental para o destino deste subproduto usando o Processo de Craqueamento Termocatalítico da Borra de Neutralização do Óleo de Palma (Elaeis guineensis, Jaqc) em escala piloto utilizando-se 5, 10 e 15% de Carbonato de Sódio (Na2CO3) como catalisador e temperaturas finais de 440ºC e 420ºC. A borra foi obtida pelo processo de neutralização e submetida a uma desidratação e caracterizada assim como o catalisador foi desidratado em estufa e caracterizado em relação à Difração de Raio-X, Análise Térmica Gravimétrica (ATG) e à Análise Térmica Diferencial (TDA). Foram realizados cinco testes de craqueamento termocatalítico na Usina Piloto de Craqueamento (THERMTEK/FEQ/UFPA) o qual é constituído em um reator com agitação mecânica e capacidade de 125 litros, além da dinâmica do processo e destilação dos produtos do craqueamento. O produto líquido orgânico (PLO), amostras da dinâmica do processo e frações da destilação foram caracterizados de acordo com cada norma exigida pela ANP N°65 e analisadas por IV e RMN. Após as análises dos resultados verificou-se que a eficiência do processo aumenta com catalisador e temperatura e que a matéria-prima fornece produtos de baixa acidez e com boas características para uso como combustível. Pela análise da termodinâmica do processo percebeu que alguns parâmetros como viscosidade, densidade e ponto de fulgor diminuem com o tempo e aumento da temperatura, formando hidrocarbonetos mais leves. Com relação à destilação, as frações nas faixas mais pesadas se assemelham ao óleo diesel do petróleo na maioria dos parâmetros exigidos pela ANP N°65.
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Craqueamento termocatalítico do óleo de buriti (Mauritia flexuosa L.), óleo de palma (Elaeis guineensis) e sabões do óleo de buriti (Mauritia flexuosa L)
(Universidade Federal do Pará, 2011-06-30) SILVA, Marcilene Silva da; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456
O presente trabalho visa investigar o Processo de Craqueamento Termocatalítico do Óleo de Buriti (Mauritia flexuosa L.), óleo de palma (Elaeis guineensis) e sabão de óleo de buriti, considerando a transformação dos óleos vegetais e sabões via craqueamento termocatalítico em biocombustíveis, utilizando-se Na2CO3 (Carbonato de Sódio), CaCO3 (Carbonato de Cálcio),CaO (óxido de cálcio) e Zeólitas Ácidas (HZSM-5) como catalisadores,as temperaturas de 420, 450 e 480 °C.O fruto de Buriti (Mauritia flexuosa L.) foi coletado e extraído óleo da polpa, em seguida este óleo foi caracterizado em relação Índice de Acidez, Índice de saponificação, Viscosidade Cinemática, Densidade, Índice de Refração e análise de CHN. Para testes preliminares foi utilizado o óleo de palma refinado e neutralizado portanto eles não foram caracterizados. O sabão de buriti foi preparado em laboratório com hidróxido de potássio e hidróxido de sódio e armazenados para pirólise térmica. Os catalisadores também foram caracterizados com relação ao infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear de 29Si e 27Al, difração de raio X ,análise térmica, análise química e TPD de Amônia .No processo de craqueamento termocatalítico os produtos líquidos produzidos foram analisados quanto aos parâmetros: rendimento, índice de acidez, espectro de infravermelho, espectro de RMN e análise de CHN em seguida foram caracterizados com relação à densidade e viscosidade cinemática. No entanto, com relação ao índice de acidez dos produtos líquidos, somente os catalisadores básicos produziram craqueados com valores aceitáveis para utilização como combustível. A partir dos resultados verificou-se a eficiência dos catalisadores no qual o catalisador carbonato de sódio forneceu produtos de baixa acidez e com boas características para uso como combustível.
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Craqueamento termocatalítico do óleo de fritura residual
(Universidade Federal do Pará, 2013-06-20) SANTOS, Wenderson Gomes dos; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456
Neste trabalho foi estudado o processo de craqueamento termocatalítico do óleo de fritura nas escalas de bancada e piloto, variando-se o percentual do catalisador carbonato de sódio de 5 e 10% m/m em relação a matéria prima utilizada e temperatura de 440 ºC. O objetivo foi obter misturas de hidrocarbonetos ricas na fração diesel. O óleo de fritura neutralizado e seco foi caracterizado em relação ao Índice de Acidez, Índice de saponificação, Viscosidade Cinemática, Densidade e Índice de Refração. Após o craqueamento, o produto líquido obtido foi purificado por decantação da fase aquosa e filtração simples em escala de bancada. Esse produto foi fracionado por destilação fracionada e os condensados foram coletados em um funil de decantação de acordo a faixa de destilação da gasolina (40ºC-175ºC), querosene (175ºC-235ºC), diesel leve (235°C-305ºC) e diesel pesado (305ºC-400 ºC). Foi realizada a caracterização tanto físico química quanto da composição dos produtos líquidos e suas respectivas frações. Também foi realizada a evolução do processo de craqueamento em escala piloto, acompanhando o comportamento das características físico químicas e de composição do produto formado no decorrer do processo de craqueamento. Os resultados mostraram que o catalisador carbonato de sódio forneceu produtos de baixa acidez e com boas características para uso como combustível. A variação do percentual de catalisador influencia significamente as propriedades físico químicas e composição tanto do produto quanto de suas frações. Verificou-se, ainda, que o craqueamento termocatalítico do óleo de fritura propicia a formação de hidrocarbonetos ricos na fração do diesel (19,16% diesel leve e 41,18% diesel pesado para o teste com 10% de Na2CO3 e de 13,53% leve e 52,73% diesel pesado para o teste com 5% de Na2CO3 ). Os intervalos de tempos finais do craqueamento geram um combustível com baixo teor de acidez e com propriedades físico químicas em conformidade a norma especificada para o diesel mineral.
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Desacidificação de frações destiladas de produto líquido orgânico do craqueamento termo-catalítico de óleos vegetais via adsorção em y-alumina e lama vermelha ativada
(Universidade Federal do Pará, 2015-04-16) COSTA, Karen Marcela Barros da; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi estudado o processo de adsorção de ácidos graxos livres residuais (ácidos carboxílicos) presentes em frações destiladas provenientes do Produto Líquido Orgânico (PLO) obtido por craqueamento termo-catalítico de óleo vegetal. O objetivo foi a desacidificação das frações destiladas obtidas a partir da destilação do PLO. Os experimentos foram realizados empregando diferentes frações destiladas empregando três diferentes adsorventes, y-Alumina, Lama Vermelha Ativada Termicamente (400ºC) e Lama Vermelha Ativada Quimicamente com soluções de HCl em diferentes concentrações (0.25, 1 e 2M). A capacidade do adsorvente em relação à adsorção de ácidos graxos livres foi avaliada por meio de estudos cinéticos, medindo-se a variação da concentração de ácidos graxos livres presentes antes e após a adsorção, através da determinação do Índice de Acidez. Os resultados indicaram que o aumento da concentração de ácidos iniciais diminui a capacidade de adsorção do adsorvente, mostrando que o processo é menos eficiente para concentrações mais elevadas. Para os experimentos com diferentes porcentagens de adsorventes vimos que ao se utilizar 0,5% de adsorvente obtemos a maior eficiência na remoção dos ácidos graxos, a qual vai diminuindo com o aumento da porcentagem de adsorvente. O adsorvente mais eficiente foi a Lama Vermelha ativada com 1M de HCl, onde foi obtida uma redução de 98% dos ácidos graxos para uma amostra com índice de acidez inicial 4 mg KOH/g. A modelagem matemática indicou que o modelo cinético que melhor representa o processo foi o modelo Cinético de Pseudo-2ª Ordem. Portanto, os resultados mostraram que os adsorventes utilizados são, na sua maioria, eficientes na remoção dos ácidos graxos livres e que a concentração inicial de ácidos na amostra tem efeito direto sobre o desempenho da adsorção dos mesmos.
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Estudo cinético e das isotermas de adsorção dos óleos de palma (Elaes guineensis, Jacq.) e andiroba (Carapa guianensis, Aubl.) em y-alumina e modelagem da dessorção com dióxido de carbono supercrítico
(Universidade Federal do Pará, 2013-11-08) AMARAL, Anderson Rocha; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, as variáveis do processo em batelada de adsorção dos óleos vegetais de palma (Elaeis guineensis, Jacq.) e andiroba (Carapa guianensis, Aubl.) adsorvidos em aluminas ativadas termicamente a 723,15 K e 923,15 K (y-alumina) foram investigadas por meio da análise da influência da temperatura, tempo, massa de óleo e massa de adsorvente sobre a capacidade de adsorção. Um modelo cinético de segunda-ordem foi utilizado para a modelagem da capacidade de adsorção de ácidos graxos livres (AGL). Resultados de capacidade de AGL dos óleos brutos de palma em y-alumina AG.450 a 328,15 K e andiroba em y-alumina AG.650 a 323,15 K, obtidos de experimentos de adsorção consecutiva, foram modelados por meio de isotermas de adsorção de Irving Langmuir e BET. O modelo de TAN & LIOU (1989) foi utilizado para a modelagem da cinética de dessorção do óleo de palma em y-alumina AG.650 e do óleo de andiroba em y-alumina AG.450, utilizando-se dióxido de carbono supercrítico como solvente, avaliando-se os rendimentos, erros, os coeficientes de correlação e os resíduos das massas dos óleos dessorvidas versus preditas pelo modelo.A influência das variáveis sobre a capacidade de adsorção, apresentaram correlação negativa (curva exponencial) para a variável massa de adsorvente. A influência da variável massa de óleo apresentou correlação positiva (comportamento linear), sendo a elevação da temperatura favorável ao processo. Os resultados totais de redução de AGL após três adsorções consecutivas do óleo de palma e quatro adsorções consecutivas do óleo de andiroba foram de 21,07 % e 40,29 %, respectivamente. A modelagem com a isoterma Langmuir para o óleo de palma apresentou alta capacidade de predição (R² = 0,9996), assim como para o óleo de andiroba, onde o modelo de BET apresentou alto ajuste (R² = 0,9146). O modelo de Tan & Liou evidenciou alta capacidade de predição dos dados experimentais, R² mínimo de 0,9230 e resíduos da ordem de 10-1 gramas. Os rendimentos das dessorções do óleo de palma a partir da -alumina AG.650 de 20 MPa a 30 MPa e 323,15 K a 328,15 K, foram de 28,88 % a 34,563%, enquanto para o óleo de andiroba em y-alumina AG.450 de 15 MPa a 25 MPa e 323,15 K a 328,15 K, foram de 14,208 % a 27,972 %. Os resultados mostram que a elevação de pressão ou temperatura favorecem o processo de dessorção supercrítica.
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Estudo comparativo dos processos de separação na obtenção do biodiesel de óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, Jacq)
(Universidade Federal do Pará, 2014-05-05) RIBEIRO, Haroldo Jorge da Silva; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho investigou-se a influência dos processos de separação sobre o rendimento e as propriedades relativas à qualidade do biodiesel de óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, Jacq) obtido em escala laboratorial, tais como decantação, centrifugação, evaporação, lavagem e desidratação, onde se utilizou as seguintes condições operacionais: tempo de decantação (borra/óleo neutro) – 120 minutos a 50 °C; tempos de decantação utilizados na lavagem do óleo neutro 60, 90 e 120 minutos a 50 °C; percentagens de H2O utilizadas na lavagem do óleo neutro 10%, 20% e 30% (m/m); temperaturas de centrifugação para separação do óleo neutro/borra e lavagens do óleo neutro 40, 50 e 60 °C; temperatura e faixa de pressão de desidratação do óleo neutro e do biodiesel 80 °C e 480,0 a 80,0 mbar respectivamente; temperatura e pressões de evaporação do etanol em excesso 75 °C e 213,3 e 146,6 mar respectivamente; tempos de decantação do sistema biodiesel/glicerina e de lavagens 60, 90 e 180 minutos a 50 °C; temperatura de operação utilizada na centrifugação na separação do sistema biodiesel/glicerina 50 °C; porcentagem de H2O utilizada na lavagem do biodiesel por centrifugação 20% em relação à fase éster. Os resultados constataram que a neutralização, em geral, foi satisfatória, pois gerou cerca de 10% de borra, ressaltando o Experimento 1 que gerou cerca de 84,6% em massa de óleo neutro. As lavagens em 90 minutos (Exp. 1) e com 20% em água (Exp.2) apresentaram os melhores desempenhos para a separação por decantação, enquanto que para o processo de centrifugação a melhor separação e lavagem ocorreram a 40 e 50 °C respectivamente. Em relação à evaporação do etanol, o melhor percentual em álcool foi obtido a 80 ºC e 146,6 mbar. Em relação à separação das fases ricas em ésteres e glicerol, o processo de centrifugação a 50 ºC gerou um biodiesel de melhor qualidade, entretanto, os melhores rendimentos se observaram no biodiesel proveniente do processo de decantação. A avaliação final do biodiesel produzido neste trabalho mostrou-se positiva, pois a maioria dos parâmetros analisados encontra-se de acordo com as especificações oficiais.
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Estudo da aplicação da lama vermelha como catalisador na reação de craqueamento térmico catalítico de resíduos de caixas de gordura
(Universidade Federal do Pará, 2015-07-02) EID, Janaina Guedes; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
O presente trabalho teve o intuito de avaliar a utilização da gordura residual retirada de caixas retentoras de gordura como uma matéria-prima alternativa no processo de produção de biocombustíveis. O processo de craqueamento térmico catalítico da gordura residual foi realizado nas escalas de bancada e piloto utilizando a Lama vermelha (LV) calcinada a 1000°C como catalisador em diferentes concentrações (5%, 10% e 15%). Os produtos líquidos orgânicos (PLO’s) obtidos nos experimentos de craqueamento foram destilados em uma Unidade de Bancada, onde ocorreu a produção de frações de hidrocarbonetos nas faixas do diesel verde leve e diesel verde pesado. Desta forma, os PLO´s e as frações foram caracterizados através da realização de análises físico-químicas e composicional, onde os resultados obtidos acabaram sendo comparados de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP N° 65 para óleo diesel S10. O PLO produzido na unidade de bancada e piloto de craqueamento utilizando o teor de 5% de catalisador (LV calcinada a 1000°C) quando comparado com os experimentos que utilizaram concentrações de 10% e 15% de LV, mostrou os melhores resultados para o índice de acidez, viscosidade cinemática e densidade, ratificando que esse experimento apresentou um dos melhores rendimentos do processo e resultados significativos no que tange as análises físico-químicas e de composição. Os processos de destilação dos PLO’s realizado na Unidade de Destilação em Escala de Bancada apresentaram bons rendimentos para as frações de hidrocarbonetos na faixa do diesel verde pesado. As frações de diesel verde pesado obtidas após a destilação do PLO produzido com o teor de 5% de catalisador apresentaram rendimento significativo e os melhores resultados físico-químicos entre todas as frações obtidas neste estudo, principalmente no que tange ao índice de acidez. Foi comprovado através das análises de Infravermelho, Ressonância Magnética Nuclear e Cromatografia gasosa acoplado a um espectrômetro de massa a presença de hidrocarbonetos na composição dos produtos líquidos orgânicos.
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Estudo da hidrólise enzimática do caroço de açaí (euterpe oleraceae mart) para a produção de etanol
(Universidade Federal do Pará, 2016-08-31) CORDEIRO, Márcio de Andrade; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065; ALMEIDA, Ossalin; http://lattes.cnpq.br/7040173036131516; https://orcid.org/0000-0003-3895-0952
O aproveitamento do caroço de Açaí (Euterpe oleracea Mart), com fins energéticos tem sido pouco estudado, por tanto buscou-se nesse trabalho estudar a produção de etanol de segunda geração a partir da hidrólise enzimática do caroço de açaí in natura e tratado com solvente em duas condições de temperaturas (60 e 70 °C). A enzima utilizada neste estudo β-glucosidase, conforme especificações técnicas (Tabela 5). As amostras do caroço de açaí, passaram por lavagem, secagem à temperatura ambiente, e em estufa com circulação de ar a 105 ± 5 ºC, até peso constante, moagem e tratamento com solvente. O teor de umidade e o rendimento em base úmida do caroço de açaí “in natura” foi de 39,59 e 60,41%. A análise morfológica por microscopia eletrônica de varredura (MEV), permitiu fazer uma análise da estrutura e da presença de elementos químicos (C, O, Si e Al) no caroço e na fibra. O extrato etanoico do caroço de açaí apresentou capacidade satisfatória (82%) para sequestrar radicais livres (atividade antioxidante), frente ao radical livre DPPH. Como resultados do processo de hidrólise enzimática, o caroço de açaí sem tratamento (CANT60) mostrou ser uma biomassa lignocelulósica promissora para a obtenção de etanol de segunda geração, por conter um alto teor de celulose (40,29%), além de apresentar bons rendimentos na liberação de glicose (13,687 g.L-1) após a hidrólise enzimática. Os teores médios de cinzas para CANT e CAT foram de 0,15 e 0,13%. No tratamento com solvente do caroço de açaí, na conversão de celulose em glicose, o rendimento ficou abaixo de 25%, nas duas condições de temperaturas (60 e 70 °C), pois não foi capaz de desestruturar a parede vegetal da biomassa, em especial, celulose, hemicelulose e lignina, tornando os açúcares fermentescíveis disponíveis no processo de hidrólise enzimática, devido aos possíveis inibidores gerados no tratamento. Mediante a análise dos dados experimentais, podemos dizer que a melhor condição da hidrólise enzimática do caroço de açaí foi o CANT60 e que a glicose obtida pela hidrólise enzimática do caroço de açaí foi bem assimilada pela levedura Saccharomyces cerevisiae para a produção de etanol.
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Estudo da obtenção de biocombustíveis a partir da rota tecnológica de craqueamento utilizando carbonato de sódio e lama vermelha como catalisadores
(Universidade Federal do Pará, 2013-12-26) OLIVEIRA, Romero Moreira de; MOTA, Silvio Alex Pereira da; http://lattes.cnpq.br/2688995977218366; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho foi estudado o processo de destilação do produto líquido orgânico, obtido no craqueamento catalítico do óleo de palma (Elaeis guineensis, Jacq) bruto em escala piloto, empregando os catalisadores carbonato de sódio (Na2CO3) e a lama vermelha, variando o percentual de catalisador em 10% m/m e 15% m/m em relação à matéria prima utilizada, sendo fixada uma temperatura operacional de 450ºC, visando obter frações de biocombustíveis (bio-gasolina, bio-querosene e bio-óleo) semelhantes aos combustíveis derivados do petróleo. Os catalisadores foram submetidos a um pré-tratamento de desidratação durante 2 horas em uma estufa à 300ºC, posteriormente foram realizadas as análises de DRX, IR e TG. Quanto à matéria prima, foram realizadas análises físico-químicas, visando à caracterização do óleo de palma. Os produtos líquidos orgânicos (PLOs) obtidos foram submetidos a operações unitárias de separação, decantação e filtração simples em escala de bancada, para posteriormente serem realizadas análises físico-químicas e composicionais. Os PLOs foram destilados em uma coluna Vigreux de seis (06) estágios, e as frações condensadas foram coletadas de acordo com as faixas de destilação da gasolina (60ºC - 190ºC), querosene (190ºC - 235ºC) e diesel (235°C - 370ºC), para posteriormente serem caracterizadas. Verificou-se uma melhor eficiência para o catalisador carbonato de sódio a 15% m/m quanto a redução do índice de acidez, cerca de 1,7 mgKOH/g, assim como uma conversão mássica de 97% do óleo em PLO, notou-se também que, ao aumentar a quantidade de catalisador, isto favoreceu a obtenção de um produto final com uma melhor qualidade. A lama vermelha por outro lado, apresentou rendimentos de até 64% m/m e produtos com baixa acidez cerca de 62,90 mgKOH/g, comparando este resultado com dados encontrados na literatura. A partir dos resultados finais, verificou-se a eficiência dos catalisadores, no qual o catalisador carbonato de sódio forneceu produtos com baixa acidez e com boas características para uso como combustível.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo das variáveis operacionais dos processos de separação na produção de biodiesel, a partir do óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, Jacq) em escala de laboratório
(Universidade Federal do Pará, 2013-11-14) CASTRO, Douglas Alberto Rocha de; ARAUJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho investigaram-se de forma sistemática as variáveis operacionais de processo envolvidas nas operações de separação aplicadas no pré-tratamento do óleo de palma bruto (Elaeis guineensis, jacq) e na purificação do biodiesel produzido via transesterificação etanólica utilizando NaOH como catalisador, em escala de laboratório. Na etapa de pré-tratamento foram investigados os processos de Filtração e Decantação, sendo a filtração do produto da neutralização realizada a 40ºC, 50ºC e 60ºC, enquanto que na Decantação, avaliaram-se as temperaturas de 40ºC e 60ºC em 120 minutos. Em seguida, investigou-se a influência do tempo de decantação de 60, 90 e 120 minutos no processo de lavagem do óleo neutralizado a 40ºC e 60ºC, seguida de Desidratação sob vácuo a 80ºC, tendo sido investigado nesta etapa a influência da pressão. Após a reação de transesterificação, avaliou-se o processo de Evaporação do etanol em excesso, onde em um primeiro momento investigou-se as temperaturas de 70 e 80ºC, mantendo-se o tempo de evaporação constante em 20 minutos, no intervalo de 613,30 a 80,00 mbar, e em um segundo momento analisou-se as pressões de operação de 480,00 e 346,66 mbar. Em seguida, investigou-se a influência do tempo no processo de decantação da fase rica em glicerol a 70ºC, para tempos de 60, 120 e 180 minutos. Sendo realizada a lavagem da fase rica em ésteres a 70ºC, para os tempos de 60, 90 e 120 minutos de decantação da água residual. Avaliou-se ainda a eficiência do processo de centrifugação da mistura biodiesel e glicerol a 60 e 70ºC a 2000 rpm, para um tempo de 15 minutos. Em seguida, procedeu-se a lavagem da fase rica em ésteres com água a 60 e 70ºC, sendo a separação realizada via centrifugação a 60 e 70ºC. As fases ricas em ésteres, obtidas via decantação e centrifugação, foram submetidas à Desidratação sob vácuo, e caracterizadas em conformidade com as especificações da ANP. De acordo com os resultados experimentais, com base na qualidade do óleo neutro e rendimento do processo, observou-se que a Filtração a 50ºC gerou os melhores resultados para o pré-tratamento do óleo. Em relação à Evaporação do etanol, o melhor percentual de recuperação foi obtido a 80ºC e 346,6 mbar. Com relação à separação da fase ricas em ésteres e glicerol, o processo de Centrifugação a 60ºC gerou um biodiesel de melhor qualidade e maior rendimento. Observou-se ainda, a necessidade de uma segunda etapa de centrifugação de forma a minimizar a perdas de biodiesel na fase rica em glicerol.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo de misturas de enzimas (complexo celulásico, complexo enzimático, xilanase, β-glucanase e xilanase, β-glucosidase e Glucoamilase) na bioconversão do bagaço da cana-de-açúcar em etanol
(Universidade Federal do Pará, 2015) MOREIRA, Rosiane Fernandes; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, propôs-se avaliar misturas de enzimas comerciais fornecidas pela Novozymes A/S. As enzimas utilizadas neste trabalho foram: complexo celulásico, xilanase, β-glucosidase, na produção de glicose a partir do bagaço de cana-de-açúcar submetido a tratamento alcalino com solução de hidróxido de sódio na temperatura ambiente, 70ºC, 90ºC e 120ºC. Os rendimentos do BCA em base seca após tratamento com solução de NaOH a 6% (m/v) foram de 30,64% ± 1,395 (PACTA), 44,00% ± 1,787 (PAC70), 65,91% ± 1,096 (PAC90), e 95,25% ± 1,461 (PAC120), respectivamente. Os teores de cinzas para o BCA foram de 2,05% ± 0,027 (PACTA), 0,62% ± 0,013 (PAC70), 0,48% ± 0,007 (PAC90) e 0,18% ± 0,008 (PAC120). Os teores de lignina foram de 20,67 ± 0,603 (PACTA), 13,03 ± 0,711 (PAC70), 6,05 ± 0,196 (PAC90) e 5,49 ± 0,151 (PAC120). Os rendimentos da fermentação alcoólica foram de 33,44(PACTA); 41,56(BCA70); 68,95 (BCA90) e 71,38 (BCA120). Os resultados obtidos sugerem que as taxas de conversão dos resíduos celulósicos em glicose são fortemente dependentes da temperatura no processo de polpação alcalina. Os parâmetros cinéticos obtido nos ajustes cinéticos da hidrólise enzimática do BCA para a PACTA, PAC70, PAC90 e PAC120 foram: Vmax (g/h) igual a 7,20; 5,12; 4,54 e 0,87 respectivamente; Km (g) igual a 3,6; 2,56; 2,27 e 2,56 respectivamente; Kcat (h) igual a 1,44; 1,02; 0,91 e 0,17 respectivamente; Km/Vmax igual a 0,5 para todas as amostras e Kcat /Km igual a 0,4 para todas as amostras.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo do processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma (Elaeis guineensis) com lama vermelha calcinada e alumina ativada em reatores de bancada e batelada
(Universidade Federal do Pará, 2015-05-29) LOURENÇO, Rafael Martins; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
No presente trabalho, visou-se estudar o processo de craqueamento termocatalítico do óleo de palma para a produção de biocombustíveis. No desenvolvimento desse estudo foram realizados craqueamentos nas Escalas de Bancada e Semipiloto. Inicialmente, foram realizados testes de craqueamento com catalisadores básicos (Lama Vermelha; Lama Vermelha Calcinada a 550ºC; Lama Vermelha Calcinada a 800ºC; Lama Vermelha Calcinada a 1000ºC; Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 20% e Alumina Ativada (AA) com solução de NaOH a 30%) e ácido (Alumina não ativada) na Escala de Bancada utilizando como matéria-prima o óleo de palma. Antes dos catalisadores mencionados serem utilizados nos craqueamentos termocatalíticos, eles foram submetidos às seguintes análises: Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR); Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV); Difração de Raios-X (DRX) e B.E.T com o intuito de caracterizá-los. Os resultados obtidos na Escala de Bancada mostraram que os Produtos Craqueados Brutos (PCB’s) conseguidos nos craqueamentos termocatalíticos do óleo, utilizando como catalisadores 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC e 15% de AA com solução de NaOH a 20%, tiveram uma redução significativa nos seus Índices de Acidez (IA’s) quando comparados com os IA’s dos craqueamentos térmico e termocatalíticos realizados com os outros catalisadores. Na Escala Semipiloto foram desenvolvidos os craqueamentos termocatalíticos com os melhores resultados obtidos, na Escala de Bancada, entre as Lamas Vermelhas Calcinadas ou não em diferentes concentrações (15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC) e entre as Aluminas Ativadas ou não em concentrações diversas (15% de AA com solução de NaOH a 20%) em relação aos IA’s, além do craqueamento térmico que também foi reproduzido nessa escala. Parte dos produtos obtidos na Escala Semipiloto foi submetida à destilação em Escala de Bancada visando obter frações correspondentes às faixas: da gasolina, do querosene, do diesel leve e do diesel pesado. A análise de RMN de 13C, realizada sobre os dieseis dos craqueamentos térmico e termocatalítico com 15% de Lama Vermelha Calcinada a 800 ºC comprovou que eles são formados basicamente por ácidos graxos de cadeias longas. Além disso, os GC-MS realizados na faixa de corte da gasolina (40ºC-175ºC) comprovaram que as três gasolinas analisadas apresentaram a formação de hidrocarbonetos parafínicos, olefínicos e naftênicos.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo sistematico do processo para obtenção e desacidificação das frações de gasolina verde, querosene verde e diesel verde via destilação fracionada
(Universidade Federal do Pará, 2016-08-31) FERREIRA, Caio Campos; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Neste trabalho, objetiva-se investigar o fracionamento e a desacidificação do produto líquido orgânico (PLO) na qualidade das frações destiladas em Escala de Bancada e na Unidade Piloto. Ademais, na Escala de Bancada estudou-se o efeito da Destilação com e sem refluxo, além de variar a altura da coluna do tipo Vigreux, a qual foi de dez (10), trinta (30) e cinquenta (50) centímetros. Primeiramente, para produção do PLO foi realizado o Craqueamento Termocatalítico na Unidade Piloto, para isso, utilizou-se como matéria prima o óleo de palma (Elaeis guineensis, Jacq) e o catalisador Na2CO3, em diferentes porcentagens (5, 10 e 15%). Em seguida, o PLO foi fracionado em Escala de Bancada e Piloto, segundo as faixas de corte estabelecidas por Thomas et al. (2001). As frações destiladas e os PLO’s foram submetidos às análises Físico-químicas, análises de Espectrometria na Região do Infravermelho (FT-IR), Ressonância Magnética Nuclear (RMN) e Cromatografia Gasosa Associada a Espectro de Massa (GC-MS). De uma forma geral, os experimentos oriundos do Craqueamento Termocatalítico com 15% de Na2CO3 apresentaram os melhores resultados tanto nos parâmetros operacionais quanto nas qualidades das análises Físico-químicas e de composição, cujos rendimentos variaram 62,6% a 80,9% (m./m.) e 71,7% a 89,4 % (m./m.) para as destilações em bancada sem e com refluxo, respectivamente. Pode-se dizer que o refluxo na destilação fracionada em bancada foi essencial para um melhor refino das frações, haja vista que a maioria das análises Físico-químicas se encontra dentro do limite das especificações da ANP, como a Densidade e a Viscosidade. A variação do tamanho da coluna Vigreux na escala de bancada com/sem refluxo, do ponto de vista macro, não representa mudanças significativas em benefício na produção/qualidade das frações destiladas. Para as experiências de destilação na escala piloto, os valores de acidez da gasolina verde, querosene verde, diesel verde obtiveram os melhores resultados, os quais foram 0,33, 0,42, e 0,34 mg de KOH / g, respectivamente. Ademais, a destilação na Unidade Piloto obteve resultados satisfatórios, pois as análises de FT-IR e GC-MS evidenciaram a presença de hidrocarbonetos parafínicos, naftênicos e olefínicos; com porcentagens em hidrocarbonetos de 83,95%, 93,63% e 100% para Gasolina verde, Querosene verde e Diesel verde, respectivamente, o que ratifica que o refino através da operação de destilação contribui satisfatoriamente na separação e pureza do produto líquido orgânico.
Acesso aberto (Open Access)
Produção de biocombustíveis em diferentes escalas via craqueamento térmico catalítico de resíduos de caixa de gordura com catalisador Na2CO3
(Universidade Federal do Pará, 2015-07-03) CORRÊA, Onésimo Amorim; BORGES, Luiz Eduardo Pizarro; http://lattes.cnpq.br/8756886156388456; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
O presente trabalho apresenta a gordura residual retirada de caixas retentoras de gordura como uma matéria-prima potencial e alternativa para produção de combustíveis renováveis. A gordura residual foi utilizada como carga em experimentos de craqueamento térmico catalítico em Unidades de Bancada, Semi-Piloto e Piloto. Diferentes teores de carbonato de sódio (5%, 10% e 15%) foram utilizados como catalisador nos experimentos de craqueamneto térmico catalítico. Os produtos líquidos orgânicos (PLO’s) obtidos nos experimentos de craqueamento foram destilados em unidades de destilação em escala de bancada e piloto. Os processos de destilação resultaram na obtenção de frações de hidrocarbonetos nas faixas do querosene, diesel leve e pesado. Os PLO’s juntamente com as frações de diesel verde leve e pesado foram caracterizados de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP Nº 65 para óleo diesel S10. As frações de querosene verde foram caracterizadas de acordo com as especificações estabelecidas pela norma da ANP Nº 37 para querosene derivado do petróleo. Os resultados mostraram que os PLO’s apresentaram baixos valores para o índice de acidez, além disso, foi confirmado que a utilização de diferentes percentuais do catalisador carbonato de sódio nas três escalas de produção contribuiu para a obtenção de resultados promissores quanto ao rendimento e as características físico-químicas e composicionais, indicando a eficiência deste catalisador básico. Os resultados também mostraram que as frações de querosene verde, diesel verde leve e pesado apresentaram baixos teores de ácidos graxos livres, rendimentos significativos e características físico-químicas consonantes com as suas respectivas normas. Os experimentos que utilizaram o percentual de 10% de carbonato de sódio como catalisador apresentaram os maiores rendimentos, os menores índices de acidez e os melhores resultados das caracterizações físico-químicas e composicionais entre todos os testes feitos neste estudo. O PLO produzido utilizando o teor de 10% de carbonato de sódio apresentou um total de 78,98% de hidrocarbonetos em sua composição, enquanto o querosene verde obtido após a destilação deste mesmo PLO apresentou um total de 92,64% de hidrocarbonetos em sua composição, estes resultados foram ratificados através de análises como: FT-IR, RMN e GC-MS.
Acesso aberto (Open Access)
Simulação do processo de desacidificação do produto líquido orgânico do craqueamento termo catalítico de óleo de palma
(Universidade Federal do Pará, 2015-07-02) SANTOS, André Luiz Bonelar dos; ARAÚJO, Marilena Emmi; http://lattes.cnpq.br/8983914018546682; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
A abordagem proposta para condução deste trabalho tem por objetivo a simulação e a análise comparativa entre duas rotas de processo, possíveis de serem aplicadas na etapa de desacidificação do produto liquido orgânico (PLO) obtido através do processo de Craqueamento Termocatalítico do óleo de palma, visando definir qual dos processos apresenta a maior eficiência operacional. Foi utilizado para a elaboração do diagrama de fluxo do processo o simulador de processos ASPEN HYSYS Versão 8.4, parte integrante do pacote computacional Aspen ONE da Aspen Technology. Os processos analisados foram o da extração liquido-liquido e o da destilação fracionada. Para o processo de desacidificação via extração liquido-liquido o diagrama de fluxo foi concebido com três estágios de extração em série, seguido de dois vasos separadores e duas colunas de destilação fracionada, uma com 10 pratos teóricos para recuperação dos hidrocarbonetos contidos na corrente de rafinado e outra com 5 pratos teóricos, para adequação da acidez contida na corrente rica em hidrocabornetos ao limite definido na norma ANP. Para o processo de desacidificação via destilação fracionada o diagrama de fluxo do processo foi constituído de uma coluna, com 25 pratos teóricos. Na simulação foram avaliados os impactos no rendimento e no consumo de insumos e utilidades do processo, causados pelas variações da acidez da corrente de alimentação, teor de água no etanol utilizado como solvente, número de pratos da coluna bem como as iniciativas de recuperação de energia perdidas ao longo do fluxo. Nas condições simuladas, ambos os processos demonstraram ser eficaz no processo de desacidificação do PLO, sendo obtido na extração liquido-liquido 80% e na destilação fracionada 91% de remoção da acidez total, entretanto a destilação fracionada demonstrou ser mais eficiente, por apresentar um custo operacional 34,1% inferior ao obtido pela extração liquido-liquido.
Acesso aberto (Open Access)
Teoria do funcional de densidade aplicada a reatividade química de combustíveis e biocombustíveis na fase gasosa: gasolina, etanol e gasolina-etanol
(Universidade Federal do Pará, 2015-03-10) GOMES NETO, Abel Ferreira; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; MACHADO, Nelio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Nós realizamos um estudo teórico utilizando a Teoria do Funcional de Densidade, com o funcional B3LYP e o conjunto de base 6-311++g(d,p) para calcular propriedades termodinâmicas dos seguintes combustíveis e biocombustíveis: gasolina, etanol e a mistura gasolina-etanol, todos em fase gasosa. As simulações foram efetuadas através dos softwares Gaussian 09W e Hyperchem 7.5 e permitiram a obtenção de propriedades dos combustíveis, as quais, foram calculadas a partir da média ponderada das propriedades de cada um de seus componentes majoritários, considerando as frações mássicas dos componentes de dois tipos de gasolina, um tipo Padrão e outro comercial Regular. As simulações foram realizadas para várias temperaturas na faixa de 0,5K - 1500K e sob a pressão de 1atm, utilizando o Modelo do Contínuo Polarizável para simular sistemas solvatados de cada componente. Foram realizadas simulações de análise conformacional, otimização de geometria molecular e cálculos de frequências Raman e Infravermelho, onde foi possível obter resultados às grandezas físicas associadas à reatividade química e ao poder calorífico dos combustíveis durante a etapa de injeção na câmara de combustão. Também foi possível comprovar e quantificar algumas características importantes dos combustíveis, como por exemplo, o alto potencial antidetonação que o etanol apresenta quando comparado à gasolina, bem como a influência causada pelo etanol quando misturado à gasolina. Estas comparações foram feitas a partir do estudo dos potenciais termodinâmicos (energia interna, entalpia e energia livre de Gibbs) obtidos durante as simulações. Além destas propriedades foram calculas a taxa de variação da energia livre de Gibbs em relação à temperatura, o calor específico a pressão constante e a entropia dos componentes majoritários. Esta metodologia foi reproduzida utilizando os métodos computacionais semi-empíricos PM3 e PM6, com a finalidade de comparar sua precisão e o custo computacional dos mesmos no estudo de combustíveis, aos resultados obtidos a partir do funcional B3LYP. Verificamos que os métodos semi-empiricos apresentam precisão tão boa quanto o funcional B3LYP nos cálculos de propriedades termodinâmicas dos componentes majoritários, porém com um custo computacional significativamente menor, possibilitando que este trabalho se apresente como uma metodologia bastante eficaz para a caracterização termodinâmica de combustíveis e biocombustíveis na fase gasosa quando os mesmos são injetados na câmara de combustão.

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