Polimento de biodiesel mediante contato com particulados ativos

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016.A purificação do biodiesel, também denominada polimento, consiste na última etapa do processo de sua síntese e é essencial, pois tem como objetivo a adequação de parâmetros visando ao atendimento das normas vigentes. Neste trabalho, estudaram-se novas alternativas de polimento do biodiesel pelo uso de resinas de troca iônica, enzimas e silicato de magnésio (Magnesol), principalmente para a redução de ácidos graxos livres, visando a obtenção de biodiesel de alta qualidade. Foram realizados experimentos em laboratório, planta piloto, coluna e em batelada, seguindo-se estratégias de integração de processos. Adicionalmente, desenvolveu-se um estudo de modelagem e simulação com os resultados mais significativos realizados em coluna. As amostras de biodiesel foram analisadas quanto ao teor de monoacilglicerois (MAG), diacilglicerois (DAG), triacilglicerois (TAG) e acidez. Com relação à redução dos teores de MAG, DAG e TAG, as resinas foram efetivas, e, quanto à acidez, o silicato de magnésio se destacou pelo ótimo desempenho apresentado. Ao final dos testes, constatou-se que cada resina atuou diferentemente e a utilização combinada em sequência das mesmas, seguindo a estratégia de integração de processos, permitiu a obtenção de um biodiesel de acordo com os padrões estabelecidos pela legislação. Também, estudou-se a purificação do biodiesel com o uso das resinas de troca iônica visando à redução da concentração de metais e sabões. Pôde-se observar que a metodologia empregada, com e sem condicionamento inicial em metanol das resinas, produziu alterações na concentração de metais, mas pouco promissoras. Já para os sabões, levou a uma redução significativa da concentração dos mesmos ao final do processo de purificação. As simulações reproduziram de maneira bastante satisfatória os resultados experimentais, tanto para a acidez quanto para os teores de MAG, DAG e TAG. Os esforços de modelagem consideraram aspectos reacionais e de equilíbrio químico, além de transferência de massa e escoamento em meios porosos. A boa sintonia entre os resultados experimentais e os simulados atestam a pertinência do modelo desenvolvido.Abstract : Purification of biodiesel, also known as polishing, is the last step of its synthesis and is essential as it aims adequacy parameters ensuring compliance with the regulations. In this work, studied new alternative biodiesel polishing by the use of ion exchange resins, enzymes and magnesium silicate (Magnesol®), principally in the reduction of free fatty acids in order to obtain biodiesel with high quality. Experiments were conducted in laboratory and pilot plant column, batch experiments and following process integration strategies, adding simulation efforts result in more significant column. The biodiesel samples were analyzed for content of monoacylglycerol (MAG), diacylglycerols (DAG), triacylglycerols (TAG) and acidity. Regarding the reduction in MAG content, DAG and TAG, the resins were effective, and, as the acid, magnesium silicate stood out for great performance shown. At the end of the tests, it was found that each resin acted differently and the combined use in the same sequence, following the process integration strategy, allowed to obtain a biodiesel according to the standards set by law. Also, biodiesel purification was studied with the use of ion exchange resins in order to reduce the concentration of metals and soaps. It was observed that the methodology employed, both with and without initial conditioning in methanol resins, produced changes in the concentration of metals, but unpromising. As for the soaps, it led to a significant reduction in their concentration at the end of the purification process.Simulations have succeeded reproduce fairly well the experimental results for both the acidity and for the levels of MAG, DAG, and TAG. The modeling efforts considering chemical equilibrium reaction and aspects, as well as mass transfer and flow in porous media. The good match between the experimental results and simulations demonstrated the relevance of the model developed