Produção de biocombustíveis líquidos por pirólise seguida de hidrogenação de misturas de óleos vegetais num conceito de bio-refinaria

Dissertação apresentada à Universidade Nova de Lisboa, Faculdade de Ciências e Tecnologia, para obtenção do Grau de Mestre em Energia e BioenergiaA presente dissertação tem como principal objectivo o aproveitamento de óleos vegetais para produção de biocombustíveis líquidos, através da conversão termoquímica de misturas de óleo vegetal alimentar usado com óleo de bagaço de azeitona bruto. Assim é possível encontrar uma alternativa ao uso alimentar deste último, que pode apresentar elevados riscos para a saúde humana. Este óleo é um sub-produto da indústria do azeite, com composição semelhante a outros óleos vegetais e que se encontra a um preço inferior no mercado. A mistura dos óleos vegetais é sujeita a um processo de “cracking” por pirólise em atmosfera inerte e em condições moderadas de pressão e temperatura e o bio-óleo resultante é depois sujeito a hidrogenação (HVO), com o intuito de produzir hidrocarbonetos para utilizar como combustível líquido em motores convencionais. Com este trabalho pretende-se estudar o efeito das misturas de óleos vegetais e investigar se estas são favoráveis ou não, em cada uma das etapas, de forma a maximizar os rendimentos de ambas as fracções de destilação e a minimizar os gastos associados a estes processos. A temperatura de reacção de 400°C foi usada para ambos os processos. Selecionou-se um tempo de reacção de 30 e 60 minutos, um volume de óleo inicial de aproximadamente 90 e 40 mL e uma pressão inicial de 50 e 160 psi, consoante a atmosfera de reacção, isto é, azoto (N2) para a pirólise ou hidrogénio (H2) para a hidrogenação, respectivamente e na ausência de catalisadores. Os rendimentos de produtos líquidos variaram entre 75 e 90% (m/m), tendo-se obtido o maior rendimento na hidrogenação de 25% de óleo vegetal alimentar usado. Os rendimentos de produtos gasosos variaram entre 5 e 22% (m/m), tendo-se verificado o maior rendimento na pirólise de 100% de óleo vegetal alimentar usado. Os produtos gasosos foram analisados por cromatografia gasosa, obtendo-se a maior concentração de hidrocarbonetos no ensaio de pirólise de 100% óleo de bagaço de azeitona. Na destilação dos produtos líquidos, o maior rendimento da fracção leve (25-150°C) obteve-se na hidrogenação de 100% de óleo de bagaço de azeitona puro, registando-se o valor de 75% (m/m). Relativamente à fracção pesada (150-309°C), o maior rendimento observou-se na hidrogenação de 75% de óleo vegetal alimentar usado, com o valor de 64% (m/m). Na análise dos produtos líquidos por GC-FID, verificou-se que na fracção leve (25-150°C) e em ambas as etapas, as misturas de 25 e 50% de óleo vegetal alimentar usado apresentaram um maior teor de compostos mais leves (entre C6 e C10), enquanto que as misturas de 50, 75 e 100% de óleo vegetal alimentar usado apresentaram um maior teor de compostos mais pesados (entre C12 e C17). Quanto à fracção pesada (150-309°C), verificou-se quase ausência de compostos leves (entre C6 e C10) e o teor em compostos mais pesados (entre C12 e C17) é superior nesta fracção e semelhante em todas as misturas, com excepção da mistura de 50% que não apresenta esta gama de compostos, verificando-se que esta possui na sua maioria compostos com mais de 17 átomos de carbono