Produção de biodiesel a partir de óleo residual de fritura e sua valorização química: transesterificação, epoxidação e análise experimental
| dc.contributor.advisor-co1 | PEREIRA, Anderson Mathias | |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5653131066807492 | |
| dc.contributor.advisor-co1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-3336-8197 | |
| dc.contributor.advisor1 | QUARESMA, João Nazareno Nonato | |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7826389991864785 | |
| dc.contributor.advisor1ORCID | https://orcid.org/0000-0001-9365-7498 | |
| dc.contributor.member | CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de | |
| dc.contributor.member | SANTOS, Marcelo Costa | |
| dc.contributor.member | BRASIL, Davi do Socorro Barros | |
| dc.contributor.member | CHAAR, Jamal da Silva | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/5544305606838748 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/8380189608965320 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0931007460545219 | |
| dc.contributor.member1Lattes | http://lattes.cnpq.br/3817015516293733 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0002-4433-6580 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0002-2352-2050 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0002-1461-7306 | |
| dc.contributor.member1ORCID | https://orcid.org/0000-0003-2697-0278 | |
| dc.creator | COSTA, João Fernando Alves | |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/4231863167840690 | |
| dc.creator.ORCID | ****** | |
| dc.date.accessioned | 2026-05-06T17:45:50Z | |
| dc.date.available | 2026-05-06T17:45:50Z | |
| dc.date.issued | 2026-04-09 | |
| dc.description.abstract | Waste cooking oil is a low-cost and widely available lipid feedstock whose valorization contributes to mitigating environmental impacts associated with improper disposal. In this context, this thesis aimed to investigate the Production of biodiesel from waste cooking oil and its subsequent chemical upgrading through the epoxidation of fatty acid esters, adopting an integrated approach aligned with circular economy and biorefinery principles. Initially, alkaline transesterification of waste cooking oil was evaluated using both methyl and ethyl routes, employing a central composite rotational design (CCRD 2³) combined with statistical modeling to assess the influence of operational variables on total ester content. The results demonstrated high conversion efficiency for both routes, with maximum ester contents of approximately 97.5% (methyl route) and 99.3% (ethyl route), meeting current regulatory specifications. Statistical analysis indicated that catalyst Concentration was the most significant variable, with a predominant quadratic effect. The methyl route exhibited better model fitting (higher R² and no significant lack of fit), indicating greater robustness and operational predictability, whereas the ethyl route showed higher data dispersion and viii sensitivity to process conditions, associated with phase behavior and emulsion formation. The developed models enabled the identification of optimal operating regions and provided insights into process limitations. In the subsequent stage, the produced biodiesels were subjected to epoxidation using in situ generated peracetic acid. The conversion of double bonds was monitored by quantitative proton nuclear magnetic resonance (¹H NMR), revealing a non-linear behavior as a function of oxidant concentration. Maximum conversions of approximately 74.3% for methyl esters and 80.6% for ethyl esters were obtained under intermediate peracetic acid Concentrations. At higher concentrations, a decrease in Conversion was Observed, attributed to secondary reactions involving oxirane ring opening. Comparative analysis indicated that the differences between methyl and ethyl systems are not directly related to the intrinsic reactivity of double bonds, but rather to physicochemical factors of the reaction medium, such as polarity, solubility, and phase behavior. Overall, the results demonstrate the feasibility of using waste cooking oil as a feedstock for the production of high-quality biodiesel and its subsequent conversion into higher value added epoxidized derivatives, highlighting the potential of this route for applications in Biolubricants and other renewable-based products. | |
| dc.description.affiliation | UFAM - Universidade Federal do Amazonas | |
| dc.description.resumo | O óleo residual de fritura constitui uma matéria-prima lipídica de baixo custo e elevada disponibilidade, cujo aproveitamento contribui para a mitigação de impactos ambientais associados ao seu descarte inadequado. Nesse contexto, esta tese teve como objetivo investigar a produção de biodiesel a partir de óleo residual de fritura e sua posterior valorização química por meio da epoxidação dos ésteres graxos, adotando uma abordagem integrada alinhada aos princípios da economia circular e da biorrefinaria. Inicialmente, avaliou-se a transesterificação alcalina do óleo residual pelas rotas metílica e etílica, empregando planejamento experimental composto central rotacional (DCCR 2³) e modelagem estatística para análise das variáveis operacionais. Os resultados demonstraram elevada eficiência de conversão em ambas as rotas, com teores máximos de ésteres de aproximadamente 97,5% (rota metílica) e 99,3% (rota etílica), atendendo às especificações normativas vigentes. A análise estatística indicou que o teor de catalisador foi a variável de maior efeito significativo, com influência quadrática predominante. A rota metílica vi apresentou melhor ajuste dos modelos (R² superior e ausência de falta de ajuste significativa), indicando maior robustez e previsibilidade operacional, enquanto a rota etílica apresentou maior dispersão dos dados e sensibilidade às condições de processo, associada a efeitos de miscibilidade e formação de emulsões. A modelagem permitiu a definição de regiões operacionais ótimas e a compreensão das limitações de cada rota. Na etapa subsequente, os biodieseis obtidos foram submetidos à epoxidação utilizando ácido peracético gerado in situ. A conversão das ligações duplas foi monitorada por Espectroscopia de ressonância magnética nuclear de hidrogênio quantitativa (¹H RMN), evidenciando comportamento não linear em função da Concentração de agente oxidante. Foram obtidas conversões máximas de aproximadamente 74,3% para ésteres metílicos e 80,6% para ésteres etílicos, em condições intermediárias de concentração de ácido peracético. Em concentrações mais elevadas, observou-se redução da conversão, atribuída à ocorrência de reações secundárias de abertura do anel oxirano. A análise comparativa indicou que as diferenças entre os sistemas metílico e etílico não decorrem da reatividade intrínseca das ligações duplas, mas de fatores físico-químicos do meio reacional, como polaridade, Solubilidade e comportamento de fases. De forma integrada, os resultados demonstram a viabilidade do aproveitamento do óleo residual de fritura como matéria-prima para a produção de biodiesel de alta qualidade e sua posterior conversão em Derivados epoxidados de maior valor agregado, com potencial aplicação na formulação de biolubrificantes e outros produtos renováveis. | |
| dc.identifier.citation | COSTA, João Fernando Alves. Produção de biodiesel a partir de óleo residual de fritura e sua valorização química: transesterificação, epoxidação e análise experimental. Orientador: João Nazareno Nonato Quaresma. 2026. 224 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2026. Disponível em: https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18181. Acesso em:. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufpa.br/handle/2011/18181 | |
| dc.language | pt | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Pará | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.department | Instituto de Tecnologia | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFPA | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | |
| dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.source | 1 CD-ROM | pt_BR |
| dc.subject | Óleo residual de fritura | |
| dc.subject | Biodiesel | |
| dc.subject | Transesterificação | |
| dc.subject | Epoxidação | |
| dc.subject | RMN de ¹H | |
| dc.subject | Waste cooking oil | |
| dc.subject | Biodiesel | |
| dc.subject | Transesterification | |
| dc.subject | Epoxidation | |
| dc.subject | ¹H NMR | |
| dc.subject.areadeconcentracao | USO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAIS | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS | |
| dc.subject.linhadepesquisa | ENGENHARIA DE PROCESSOS | |
| dc.title | Produção de biodiesel a partir de óleo residual de fritura e sua valorização química: transesterificação, epoxidação e análise experimental | |
| dc.title.alternative | Production of biodiesel from waste cooking oil and its chemical valorization: transesterification, epoxidation, and experimental analysis | |
| dc.type | Tese | pt_BR |
