Biodiesel production from waste cooking oil using ionic liquid choline hydroxide as a catalyst

The production of biodiesel is generally performed by alkaline transesterification oils with low amounts of free fatty acids (FFAs). In order to decrease the costs of production of biodiesel, low quality waste cooking oils or grease have been investigated as a source alternative, but problems in the purification step due to the formation of soap are found in catalysis with sodium hydroxide. In this work, the ionic liquid choline hydroxide was produced and used as catalyst in the production of biodiesel from oils of frying food. An experimental design was carried out to investigate the influence of variables: molar ratio oil/alcohol, temperature and concentration of catalyst in the conversion of triglycerides and free fatty acids to methyl esters. The concentration of catalyst showed higher influence on conversion, followed by the molar ratio of oil / alcohol. The temperature range did not result in significant conversion changes. The kinetic analysis showed that the highest conversions were obtained with 3 hours of reaction. The statistical design allowed find optimal conditions: 5.5% w/w catalyst molar ratio of oil/methanol 1:12, temperature 40 °C and 3 hours of reaction. Thermodynamic properties and acid numbers were determined for reaction products of the reactions carried out in experimental design, in order to provide data for process control. The acid numbers of products of all reactions were significantly reduced, independent of conversion. To evaluate the possibility of recovery and reuse of the ionic liquid, the liquid-liquid equilibrium of systems containing water, 1-butanol and glycerin, water, 1-butanol and choline hydroxide, and the partition in the ionic liquid system water, 1-butanol and glycerin at 30 ° C were studied. The solubility of the components was evaluated by construction of the binodal curve and the compositions of the equilibrium phases were determined by densitometry. The results show that glycerin is distributed preferably in the phase rich in water and it was not possible to quantify all compositions the water phase system, 1-butanol and choline hydroxide in the case that an electrolytic systemA produção de biodiesel é geralmente realizada por transesterificação alcalina de óleos com baixa quantidade de ácidos graxos livres (AGLs). Visando diminuir os custos de produção do biodiesel, óleos de baixa qualidade ou residuais têm sido investigados como alternativa de fonte graxa, porém problemas na etapa de purificação em decorrência da formação de sabões são encontrados na catálise com hidróxido de sódio. Nesse trabalho, o líquido iônico hidróxido de colina foi produzido e aplicado como catalisador na produção de biodiesel a partir de óleos provenientes da fritura de alimentos. Um planejamento experimental foi realizado para investigar a influência das variáveis: razão molar óleo/álcool, temperatura e concentração de catalisador na conversão de triglicerídeos e AGLs a ésteres metílicos. A concentração de catalisador apresentou maior influência na conversão, seguido pela razão molar óleo/álcool. A variação de temperatura não implicou em alterações consideráveis de conversão. A avaliação cinética mostrou que as maiores conversões foram obtidas com 3 horas de reação. O planejamento estatístico permitiu encontrar condições ótimas: 5,5 % m/m de catalisador, razão molar óleo/metanol de 1/12, temperatura de 40 °C e 3 horas de reação. Propriedades termodinâmicas e índices de acidez foram determinados para os produtos reacionais das reações realizadas no planejamento experimental, com o intuito de fornecer dados para o controle do processo. Os índices de acidez dos produtos de todas as reações apresentaram redução significativa, independente da conversão. Para avaliar a possibilidade de recuperação e reutilização do líquido iônico, o equilíbrio líquido-líquido dos sistemas contendo água, n-butanol e glicerina, água, n-butanol e hidróxido de colina e a partição do líquido iônico no sistema água, n-butanol e glicerina a 30 °C foram estudados. A solubilidade dos componentes foi avaliada por meio da construção da curva binodal e as composições das fases em equilíbrio foram determinadas através da densimetria. Os resultados mostram que a glicerina se distribui preferencialmente na fase rica em água e que não foi possível quantificar todas as composições das fases do sistema água, n-butanol e hidróxido de colina por se tratar este de um sistema eletrolític