POTENTIALITY OF MORINGA OLEIFERA LAM IN BIODIESEL PRODUCTION AND IN THE TREATMENT OF PRODUCED WATER FROM OIL EXTRACTION.

Esters from vegetable oils have been considered an alternative for diesel substitution in compression-ignition engines. In Brazil, several kinds of oil plants, that have potential to be used as raw-material for biodiesel production, are cultivated, such as soybean, castor, sunflower, corn, oil palm and moringa. Moringa oleifera Lam is a tropical plant that belongs to the Moringaceae family, native to India. The oil extracted from its seeds shows good resistance to oxidation and contains high content of unsaturated fatty acids, especially oleic acid (78%). An important point is that moringa seeds can be used for oil extraction whereas their by-products can be useful for wastewater treatment. Then, this work intends to study the potentiality of moringa in biodiesel production by transesterification, hydroesterification and transesterification in situ reactions and in the treatment of the water produced from oil extraction, using the by-products (pod, cake and shell) in oil/water separation by filtration and coagulation/flocculation. Physical-chemical analyses were carried out aiming to characterize the oil obtained from moringa seeds. Reactions for biodiesel production were performed by the above-mentioned processes. In transesterification and transesterification in situ reactions, the alcohol (methanol and ethanol) and the catalyst (sodium or potassium hydroxide) were permuted; the temperature was kept constant at 25°C for one hour. Hydroesterification was carried out in a batch reactor using, for hydrolysis, 20% of niobium oxide (catalyst), oil/water ratio of 20:1 at 300°C for one-hour reaction. Esterification was performed with 20% of niobium catalyst and alcohol/fatty acid ratio of 3:1 at 300°C for one hour. Coagulationflocculation tests, with produced water, were carried out varying the concentration of moringa extract in salt and water medium. The filtration experiments took place in a bench-scale PVC tube. The shell, the cake (obtained from transesterification in situ) and the pod of moringa were used as filter media, whose efficiency were compared to nut shell, which is commonly used by oil industries to remove oil and greases in water. The results showed an ester conversion higher than 90% in transesterification and hydroesterification reactions. Concerning the transesterification in situ, the oxidation stability stood out, being higher than 300 hours. In the studies of oil/water separation, the process of coagulation/flocculation was efficient, mainly when using the coagulant extracted on saline media. In this media, at a concentration of 0,5 mL/L, a oil removal of 96% was achieved. Regarding the filtration process, moringa shell was the most efficient media once an oil removal of 95% was achieved. The potentiality of moringa was observed in all the process of biodiesel production and water treatment studied in this work.Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e TecnológicoOs ésteres de ácidos graxos aparecem como uma alternativa para a substituição ao óleo diesel em motores de ignição por compressão. No país, são cultivadas diversas espécies oleaginosas que possuem potencial para serem utilizadas como matéria prima na produção de biodiesel, tais como soja, dendê, mamona, girassol dentre outras. A moringa oleifera Lam é uma planta tropical pertencente à família Moringaceae nativa da Índia, o óleo extraído dessas sementes apresenta alta resistência à oxidação e contém elevados teores de ácidos graxos insaturados, especialmente o oléico (78%). Um ponto importante é que as sementes da moringa podem ser usadas para a extração de óleo e seus coprodutos para tratamento de efluentes. Assim, o presente trabalho propôs estudar a potencialidade da moringa na produção de biodiesel pelas reações de transesterificação, hidroesterificação e transesterificação in situ e no tratamento de água produzida na extração de petróleo, utilizando os coprodutos (vagem, torta e casca) na separação óleo/água através dos processos de filtração e coagulação/floculação. Foram realizadas análises físico químicas visando caracterizar o óleo obtido a partir das sementes de moringa. Em seguida, foram realizadas reações para produção de biodiesel pelos processos acima descritos. Nas reações de transesterificação e transesterificação in situ variou-se o tipo de álcool (etílico e metílico) e o tipo de catalisador (hidróxido de sódio e hidróxido de potássio), a temperatura foi mantida à 25°C durante uma hora de reação. A hidroesterificação foi realizada em um reator batelada utilizando-se, para a hidrólise, 20% de óxido de nióbio (catalisador), uma razão molar água: óleo de 20:1 e uma temperatura de 300°C durante 1 hora de reação e para a esterificação, 20% de óxido de nióbio, uma razão molar álcool: àcido graxo de 3:1 e uma temperatura de 200°C durante 1 hora de reação. Os ensaios de coagulação/floculação, com água produzida sintética, foram realizados variando as concentrações do extrato de moringa em meio salino e em meio aquoso. Para os experimentos de filtração utilizou-se um filtro PVC em escala de bancada sendo a casca, a torta (obtida na transesterificação in situ) e vagem da moringa os meios filtrantes que foram comparados com a eficiência da casca de nozes, geralmente utilizada pelas indústrias de petróleo na remoção de óleos e graxas em água. Os resultados mostraram conversão em éster maior do que 90% nas reações de transesterificação e hidroesterificação. Já nas reações de transesterificação in situ a estabilidade a oxidação se destacou, sendo maior do que 300 horas. Nos estudos de separação óleo/água o processo de coagulação/floculação mostrou-se eficiente, principalmente com o coagulante extraído em meio salino, na concentração de 0,5 mL/L, onde obteve-se remoção de óleo em água de 96% e no processo de filtração, a casca de moringa foi o meio filtrante mais eficiente, pois foi neste onde observou-se a maior remoção de óleo em água (maior do que 95%). A potencialidade da moringa foi observada em todos os processos de produção de biodiesel e tratamento de água estudados neste trabalho