Transesterificação do óleo de girassol, análise quimiométrica do processo e caracterização das propriedades físico-químicas do produto

This work contributes to the study of the production of biodiesel from sunflower oil, starting with oil analysis and obtaining biodiesel using methyl and ethyl routes from the transesterification reaction. The catalysts used were homogeneous and basic. For the optimization of reaction conditions, the variables examined were: molar ratio, speed, reaction time, catalyst type, catalyst concentration and temperature. For ethyl biodiesel, time, rotation and catalyst concentration are the variables most important operational, while for methyl biodiesel, the catalyst concentration, time and temperature are most relevant. The conditions for maximum yield were determined by factorial design: potassium hydroxide (KOH) as the catalyst, molar ratio of alcohol: oil 6:1; rotation of 260 rpm catalyst concentration of about 0.19% (w / w); temperature of 308 K and reaction time of 35 min, for ethyl biodiesel . For biodiesel methyl were: potassium hydroxide (KOH) as the catalyst, molar ratio of alcohol: oil 6:1; rotation of 189 rpm; temperature of 319 K; catalyst concentration of about 0.42% (w / w) and reaction time of 60 min. The process has a tolerance for the variables of greatest influence on the reaction, which means that small variations quantitative individual conditions do not significantly affect the overall yield, allowing greater control of the process. The biodiesels optimized were characterized (physical-chemical analysis) according to standards of the ANP - National Agency of Petroleum, Natural Gas and Biofuels. Through the thermal expansion coefficients of biodiesels obtained mathematical algorithms for biodiesel methyl and ethyl, respectively, μT = μ measured 0,7330 × (T T measured) e μT = μ measured 0,7340 × (T T measured). These algorithms allow the correction of the specific mass of biodiesel, important business transactions. You can observe significant differences between the mathematical models established compared to the results by standard EN 14214.Mestre em QuímicaEste trabalho contribui para o estudo da produção de biodiesel a partir do óleo de girassol, iniciando pela análise físico-química do óleo e a obtenção do biodiesel utilizando as rotas metílica e etílica, a partir da reação de transesterificação. Os catalisadores utilizados foram homogêneos e básicos. Para a otimização das condições reacionais foram analisadas as variáveis: razão molar, rotação, tempo de reação, tipo de catalisador, concentração de catalisador e temperatura. Para o biodiesel etílico, o tempo, a rotação e concentração de catalisador são as que revelaram maior importância operacional, enquanto que para o biodiesel metílico a concentração de catalisador, o tempo e a temperatura são mais relevantes. As condições de rendimento máximo determinado pelo planejamento fatorial foram: hidróxido de potássio como catalisador; razão molar de álcool:óleo 6:1; rotação de 260 rpm; concentração do catalisador de aproximadamente 0,19% (m/m); temperatura de 35ºC e tempo de reação de 35 min, para o biodiesel etílico. Para biodiesel metílico foram: hidróxido de potássio como catalisador; razão molar de álcool:óleo 6:1; rotação de 189 rpm; temperatura de 46ºC; concentração do catalisador de aproximadamente 0,42% (m/m) e tempo de reação de 60 min. O processo apresenta uma tolerância para as variáveis de maior influência sobre a reação, o que significa que pequenas variações quantitativas individuais das condições não afetam significativamente o rendimento global permitindo um maior controle do processo. Os biodieseis otimizados foram caracterizados (análise físico-química) segundo normas da ANP Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Através dos coeficientes de dilatação térmica dos biodieseis obteve-se os algoritmos matemáticos para o biodiesel metílico e etílico, respectivamente: μT = μ medida 0,7330 × (T T medida) e μT = μ medida 0,7340 × (T T medida). Estes algoritmos permitem a correção das massas específicas dos biodieseis, importante para transações comerciais. Pode-se observar diferenças significativas entre os modelos matemáticos estabelecidos confrontados com os resultados pressupostos pela norma EN 14214