Usos Alternativos da Glicerina, MCT, 2005 BIODIESEL Estado-da-arte das Ações em P&D Realizadas na UFPR Centro de Pesquisa em Química Aplicada Departamento

Usos Alternativos da Glicerina, MCT, 2005

BIODIESELBIODIESELEstado-da-arte das Ações em P&D Realizadas na UFPREstado-da-arte das Ações em P&D Realizadas na UFPR

Centro de Pesquisa em Química Aplicada

Departamento de Química, UFPR

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Luiz Pereira RamosLuiz Pereira Ramos


TÓPICOS A SEREM ABORDADOS

Definição Alcoólise ou transesterificação Projetos em desenvolvimento na UFPR Propostas de uso alternativo da glicerina

Compósitos biodegradáveis Filmes para embalagens Membranas poliméricas sulfonadas Modificação química e enzimática

Apresentação da equipe







Substituto natural do óleo diesel que pode ser produzido a Substituto natural do óleo diesel que pode ser produzido a partir de fontes renováveis como óleos vegetais, gorduras partir de fontes renováveis como óleos vegetais, gorduras animais e óleos utilizados para cocção de alimentos (fritura). animais e óleos utilizados para cocção de alimentos (fritura). Quimicamente, é definido como Quimicamente, é definido como ésteres monoalquílicos de ésteres monoalquílicos de ácidos graxosácidos graxos derivados de lipídeos de ocorrência natural e derivados de lipídeos de ocorrência natural e pode ser produzido, juntamente com a glicerina, através da pode ser produzido, juntamente com a glicerina, através da reação de triacilgliceróis com etanol ou metanol na presença reação de triacilgliceróis com etanol ou metanol na presença de um catalisador ácido ou básico. de um catalisador ácido ou básico.

DefiniçãoDefinição







Oleaginosa com 20% de óleo

Oleaginosa com >40% de óleo

Seleção de matéria-primaSeleção de matéria-prima

Torta(8% óleo)

Transesterificação

Pré-tratamento do óleo

Esmagamento

Farelo(1% óleo)

Preparo das sementes



Extração por solventes


Oleaginosa com >40% de óleo

Torta(8% óleo)



Esmagamento

Agricultura familiarAgricultura familiar

Unidades de pequeno porte (até 5000 L/dia), distribuídas

estrategicamente e associadas a um sistema

cooperativo que possa dar sustentação à produção, uso e comercialização do produto,

além da destinação ou tratamento de efluentes.

Unidades de pequeno porte (até 5000 L/dia), distribuídas

estrategicamente e associadas a um sistema

cooperativo que possa dar sustentação à produção, uso e comercialização do produto,

além da destinação ou tratamento de efluentes.


Plantas próximas aos centros de consumo

Unidades de Unidades de

400 a 500 tpd400 a 500 tpd

Unidades deUnidades de

1 a 5 tpd1 a 5 tpd

Plantas próximas aos centros de produção

Escala de produçãoEscala de produção


Produzir, em pequena escala, um produto de qualidade ANP a partir de óleos vegetais brutos ou pré-tratados, utilizando uma tecnologia simples, de fácil transferência para o setor produtivo e que não requeira mão de obra muito especializadaLimitações: controle de qualidade (qualidade de matéria-prima e produtos), otimização de processo e uso alternativo de co-produtos

Principal desafioPrincipal desafio


Palm Desert, CA, USA

Óleo vegetal

NaOH/KOH

Etanol

Ésteres etílicos

Glicerina

Sais minerais

Ácidos graxosÁcido mineral

Destinação de co-produtosDestinação de co-produtos


Ésteres, farelo ou torta, glicerina, ácidos graxos (sabões), sais inorgânicos (depende do catalisador alcalino)



Glicerina


• Indústria médico-farmacêutica• Indústria de cosméticos (emoliente)• Indústria química (“glicerolquímica”)• Solvente para tintas e vernizes• Lubrificante em diversas aplicações práticas• Compósitos (plásticos biodegradáveis)• Substrato para processos biotecnológicos

Glicerina

Ésteres, farelo ou torta, glicerina, ácidos graxos (sabões), sais inorgânicos (depende do catalisador alcalino)




CONTAMINAÇÕESCONTAMINAÇÕES

Destinação da glicerinaDestinação da glicerina

• Água • Metais pesados• Álcali livre ou sais dissolvidos• Componentes minoritários• Mono- e diacilgliceróis• Sabões• Ésteres monoalquílicos


INVESTIMENTO DE CAPITALINVESTIMENTO DE CAPITAL

EXTRAÇÃO DO EXTRAÇÃO DO ÓLEO VEGETALÓLEO VEGETAL

EXTRAÇÃO DO EXTRAÇÃO DO ÓLEO VEGETALÓLEO VEGETAL

PRÉ-TRATAMENTO DOPRÉ-TRATAMENTO DOÓLEO VEGETALÓLEO VEGETAL

PRÉ-TRATAMENTO DOPRÉ-TRATAMENTO DOÓLEO VEGETALÓLEO VEGETAL

TRANSESTERIFICAÇÃOTRANSESTERIFICAÇÃO(ALCOÓLISE)(ALCOÓLISE)

TRANSESTERIFICAÇÃOTRANSESTERIFICAÇÃO(ALCOÓLISE)(ALCOÓLISE)

PURIFICAÇÃO DOPURIFICAÇÃO DOBIODIESELBIODIESEL

PURIFICAÇÃO DOPURIFICAÇÃO DOBIODIESELBIODIESEL

RECUPERAÇÃO DERECUPERAÇÃO DESUB-PRODUTOSSUB-PRODUTOS

RECUPERAÇÃO DERECUPERAÇÃO DESUB-PRODUTOSSUB-PRODUTOS


BiogásBiogás

Destinação da glicerinaDestinação da glicerina

Solução imediata adotada em várias unidades de produção para resolver o importante passivo ambiental gerado pelos efluentes da planta.

Alternativa à geração de energia elétrica e produção de adubo para atividades horti- frutigranjeiras.







• Planejamentos experimentais de otimização• Redução da alcalinidade ao mínimo necessário• Obtenção de rendimentos próximos ao teórico• Aceleração e/ou indução da separação de fases• Substituição de NaOH por KOH• Redução do consumo de água durante a purificação

Etanólise do óleo de soja refinado (não desodorizado) e de óleos vegetais brutos (nabo forrageiro, milho, caroço de algodão e girassol)

P&D no DQUI da UFPRP&D no DQUI da UFPR


• Avaliação da estabilidade de ésteres preparados a partir de óleos brutos

• Desenvolvimento de aditivos sintéticos para melhorar as propriedades de fluxo e estabilidade à oxidação

• Investigação e controle da rancificação oxidativa e de suas possíveis implicações sobre a performance e durabilidade de motores

Etanólise do óleo de soja refinado (não desodorizado) e de óleos vegetais brutos (nabo forrageiro, milho, caroço de algodão e girassol)



Desenvolvimento de catalisadores heterogêneos de alta eficiência para a (trans)esterificação de óleos vegetais e gorduras animais

• Desenvolvimento de catalisadores inorgânicos como zeólitas, argilominerais funcionalizados e hidróxidos duplos lamelares

• Resinas de troca iônica fortemente ácidas• Enzimas (lipases) imobilizadas em suportes

orgânicos e inorgânicos




Utilização do glicerol para a produção de compósitos, blendas poliméricas biodegradáveis, polieletrólitos e insumos para indústria química

• Produção de compósitos biodegradáveis a partir de amido, fibras naturais, cargas inorgânicas e glicerina

• Produção de aditivos plastificantes para emprego na indústria de embalagens

• Síntese de membranas poliméricas sulfônicas para aplicação como PEM em células a combustível

• Modificação química por catálise heterogênea







Produção de compósitos biodegradáveis a partir de amido, fibras naturais, cargas inorgânicas e glicerina


• O amido não tem bom comportamento termoplástico e não apresenta boas propriedades mecânicas

• Melhores propriedades podem ser obtidas em composições com plastificantes e materiais de reinforço, como fibras naturais e materiais particulados

• O glicerol (>99%, p.a.) atua como bom plastificante, pois preserva a estrutura do amido sob condições de alto atrito e/ou agitação


Produção de aditivos plastificantes para emprego na indústria de embalagens, em substituição aos materiais convencionais à base de ftalatos tóxicos ao manuseio

• Glicerina pura ou ésteres de glicerina• Diferentes níveis do plastificante em PVC (5 a 70%

de substituição de ftalatos) • Filmes obtidos a partir de soluções em ciclohexanona



Síntese de novos materiais poliméricos para utilização como membranas trocadoras de prótons (PEM) em células a combustível


Monômeros vinílicos derivados do glicerol podem gerar materiais poliméricos com variados teores de grupamentos hidroxila, cuja capacidade de absorção e retenção de água pode auxiliar no desenvolvimento da tecnologia PEMFC. A funcionalização e a diversidade estrutural destes monômeros permitirá inúmeras composições para a obtenção de copolímeros de estrutura e propriedades variadas.

http://celulasdecombustivel.planetaclix.pt/







Apresentação do grupoApresentação do grupo

EQUIPEEQUIPE

Luiz Pereira RamosLuiz Pereira RamosNádia KriegerNádia KriegerFernando WypychFernando WypychKestur Gundappa SatyanarayanaKestur Gundappa SatyanarayanaMaria Aparecida F. César-Oliveira Maria Aparecida F. César-Oliveira LABPOLLABPOLSonia Faria ZawadzkiSonia Faria Zawadzki LABPOLLABPOLShirley Nakagaki BastosShirley Nakagaki Bastos LABIOINLABIOINMaria Rita SierakowskiMaria Rita Sierakowski BIOPOLBIOPOL

Helena M. WilhelmHelena M. Wilhelm LACTECLACTEC


PA

RC

EIR

OS

ALCOPARALCOPAR – Associação dos Produtores de Açúcar e Álcool do Paraná – Associação dos Produtores de Açúcar e Álcool do Paraná

IMCOPAIMCOPA – Indústria e Comércio de Óleos Vegetais – Indústria e Comércio de Óleos Vegetais

COAMOCOAMO – Cooperativa Agroindustrial Mourãoense – Cooperativa Agroindustrial Mourãoense

FUNPARFUNPAR – Fundação da Universidade Federal do Paraná – Fundação da Universidade Federal do Paraná


Departamento de Química, UFPR Departamento de Química, UFPR

[email protected]@quimica.ufpr.br

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